Mandibulada uygulanan monofokal distraksiyon osteogenezisinin biyomekanik etkilerinin

Abstract

Purpose: Distraction osteogenesis is the biologic process of new bone formation between bone segments that are gradually separated by incremental traction. The traction generates tension on the skeletal and surrounding soft tissue structures, which stimulates new bone formation parallel to the vector of distraction. At present study it is aimed to examine biomechanic effects of monofocal distraction osteogenesis by the method of finite elements. Material and Methods: In our study, monofocal distraction osteogenesis examined to treat mandibular deficiencies. A 3-dimensional model of totally dentate mandibular bone of young man was used as the basis of a mandibular finite element model in this study. The 3D image of the mandible was imported into MSC Mentat (MSC Software Corporation, CA, USA) version 2005 for pre-processing and modeling. Stress patterns of the bony tissues of fixation materials were calculated as well. Von Mises Stress, Maximum Principle Stress and Minimum Principle Stress values in Mega Pascal were used to compare the stresses of the bony tissues and fixation materials. Results: It is revealed that Von Mises Stress, Maximum Tension Stress and Minimum Tension Stresses focused around first screws of plates in both segments in Monofocal distraction. Conclusion: In monofocal distraction technique when screws are evaluated for Von Mises stresses, it was observed that very low level stresses occured on last 2 screws in model. In this respect it was seen that last 2 screws were unnecessary.

Keywords

• Distraction osteogenesis, Monofocal distraction, Finite elements analysis

MANDİBULADA UYGULANAN MONOFOKAL DİSTRAKSİYON OSTEOGENEZİSİNİN BİYOMEKANİK ETKİLERİNİN SONLU ELEMANLAR ANALİZİ YÖNTEMİ İLE ARAŞTIRILMASI

Abstract

Amaç: Distraksiyon osteogenezisi; dereceli olarak uygulanan çekme kuvvetiyle, ayrılan kemik segmentlerinin yüzeyleri arasında yeni kemik formasyonlarının meydana geldiği biyolojik bir olaydır. İskelet doku ve bunu örten yumuşak doku üzerinde gerilim oluşturan çekme kuvveti, distraksiyon vektörüne paralel olarak yeni kemik oluşumunu uyarır. Bu çalışmada monofokal distraksiyon osteosentezinin biyomekanik etkilerinin sonlu elemanlar yöntemiyle incelenmesi amaçlanmıştır. Gereç ve yöntem: Çalışmamızda, mandibuler yetersizlikleri tedavi etmek için kullanılan monofokal distraksiyon osteogenezisi incelenmiştir. Üç boyutlu tam dişli genç erkek hastalardan alınan mandibula tomografileri kullanılarak MSC MENTAT (MSC Software Corporation, Santa Ana, Ca, Amerika) version 2005 programı yardımıyla model oluşturma işlemleri tamamlanmıştır. Ayrıca özel bir yazılım yardımıyla kemik doku ve fiksasyon apareylerinde oluşan stres dağılımları da hesaplanmıştır. Mega Paskal cinsinden Von Mises Stres, Maksimum Gerilme Stresi ve Minimum Baskı Stres değerleri kemik dokuların ve fiksasyon materyallerinin streslerini karşılaştırmak için kullanıldı. Bulgular: Von Mises Stres, Maksimum Gerilme Stresi ve Minimum Gerilme Streslerinin Monofokal distraksiyonda her iki segment tarafındaki plakların 1. vidaları etrafında yoğunlaştığı anlaşıldı. Sonuç: Monofokal distraksiyon yönteminde vidalar; Von Mises stresleri açısından değerlendirildiğinde modelde son 2 vida üzerinde oluşan streslerin son derece az oluştuğu gözlemlenmektedir. Bu açıdan bakıldığında son 2 vidayı kullanmak gereksiz gibi gözükmektedir.

Keywords

• Distraksiyon osteognezisi, Monofokal distraksiyon, Sonlu elemanlar analizi

References

1. Cope JB, Samchukov ML, Cherkashin AM. Continiuing education article, mandibuler distraction osteogenezis; A historic perspective and luture directions. Am J Orthod Dentofacial Orthop 1999; 115: 448-60.
2. Swennen G, Schliephake H, Dempf R, Schierle H, Malevez C. Craniofacial distraction osteogenesis: a review of the literature: Part 1: clinical studies. Int J Oral Maxillofac Surg 2001; 30: 89-103.
3. McNamara, JA Jr, Trotman CA (eds). Distraction Osteogenesis and Tissue Engineering. Monograph 35, Craniofacial Growth Series, Center for Human Growth and Development, The University of Michigan, Ann Arbor, 1998.
4. Keçeli HG DB, Muhtaroğulları M, Demiralp B. Dişhekimliğinde Distraksiyon Osteogenezi: Bölüm Hacettepe Dişhek Fak Dergisi 2006; 30: 20-30. Maull DJ. Review of devices for distraction osteogenesis of the craniofacial complex. Semin Orthod 1999; 5: 64-73.
5. Özeç İ ÖM. Distraksiyon Osteogenezi. Cumhuriyet Üniv Dişhek Fak Dergisi. 2000; 3: 47
6. Annino DJ J, Goguen LA, Karmody CS. . Distraction osteogenesis for reconstruction of mandibular symphyseal defects. Arch Otolaryngol Head Neck Surg 1994; 120: 911-6.
7. Samchukov ML, Cope JB, Harper RP, Ross JD. Biomechanical considerations of mandibular lengthening and widening by gradual distraction using a computer model. J Oral Maxillofac Surg 1998; 56: 51-9.
8. İlgün A. KHH, Malkoç S., Başçiftçi F.A. İnsan Mandibulasında Sonlu Elemanlar Metodu Kullanılarak Gerilme Analizi Yapılması. J Fac Eng Arch Selcu Univ 2004; 19: 35-47.

9. Li J, Hu J, Wang D, Tang Z, Gao Z. Biomechanical properties of regenerated bone by mandibular distraction osteogenesis. Chin J Traumatol 2002; 5: 67-70.
10. Contasti G, Guerrero C, Rodriguez AM, Legan HL. Mandibular widening by distraction osteogenesis. J Clin Orthod 2001; 35: 165-73.
11. Imola MJ, Hamlar DD, Thatcher G, Chowdhury K. The versatility of distraction osteogenesis in craniofacial surgery. Arch Facial Plast Surg 2002; 4: 8Makoto Hirota HC, Yoshiro Matsui, Makoto Adachi, Shinjiro Aoki, Kei Watanuki, Tomomichi Ozawa, Toshinori lwai, Iwai Tohnai. Osteosynthesis and simultaneous irregular trifocal distraction osteogenesis for segmental mandibular defect after tumor ablative surgery: a case report. Oral Surg Oral Med Oral Pathol Oral Radiol Endod 2008;106: 651-55.
12. Sawaki Y, Hagino H, Yamamoto H, Ueda M. Trifocal distraction osteogenesis for segmental mandibular defect: a technical innovation. J Craniomaxillofac Surg 1997; 25: 310-5.
13. Costantino PD, Johnson CS, Friedman CD, Sisson GA Sr. Bone regeneration within a human segmental mandible defect: a preliminary report. Am J Otolaryngol 1995; 16: 56-65.
14. Takenobu T, Nagano M, Taniike N, Furutani M, Tanaka Y. Mandibular reconstruction using intraoral trifocal bone transport: report of a case. Oral Surg Oral Med Oral Pathol Oral Radiol Endod 2007;103: 630-5.
15. Kuriakose MA, Shnayder Y, DeLacure MD. Reconstruction of segmental mandibular defects by distraction osteogenesis for mandibular reconstruction. Head Neck 2003; 25: 816-24.
16. Wilson EL HA, editor. SAP90. A Series Computer Programs for The Finite Analysis of Structures. California, Berkeley: Computers and Structures Inc. 1992.
17. Korkmaz HH. Evaluation of different miniplates in fixation of fractured human mandible with the finite element method. Oral Surg Oral Med Oral Pathol Oral Radiol Endod 2007 Jun;103:e1-13.
18. Arbag H, Korkmaz HH, Ozturk K, Uyar Y. Comparative evaluation of different miniplates for internal fixation of mandible fractures using finite element analysis. J Oral Maxillofac Surg 2008; 66: 1225-32.
19. Erkmen E, Simşek B, Yücel E, Kurt A. Threedimensional finite element analysis used to compare methods of fixation after sagittal split ramus osteotomy: setback surgery-posterior loading. Br J Oral Maxillofac Surg 2005; 43: 97
20. De Hoff P.H. AKJ. Effect of Metal Design on Marginal Distortion of Metal Ceramic Crowns. J Dent Res 1984; 63: 1327-31.
21. Farah JW, Craig RG, Meroueh KA. Finite element analysis of a mandibular model. J Oral Rehabil 1988; 15: 615-24.
22. Chun HJ, Cheong SY, Han JH, Heo SJ, Chung JP, Rhyu IC, Choi YC, Baik HK, Ku Y, Kim MH. Evaluation of design parameters of osseointegrated dental implants using finite element analysis. J Oral Rehabil 2002; 29: 565
23. Geng J.P. TK, Liu GR. Application Of Finite Element Analysis in İmplant Dentistry. J Prosthet Dent 2001; 83: 585-98.
24. Kiki A, Erdem A. Tavşanlarda maksiller genişletme ve relaps: Deneysel çalışma. Atatürk Üniv Diş Hek Fak Derg 2006;16: 7-13. Yazışma Adresi: Yrd. Doç. Dr. Nihat AKBULUT
25. Gaziosmanpaşa Üniversitesi, Diş Hekimliği Fakültesi, Ağız, Diş ve Çene Cerrahisi Anabilim Dalı, Tokat, Türkiye. Telefon: [phone] Faks: 0 (356) 212 42 25
26. E-posta: [e-mail]