Dental and Medical Problems

Dent Med Probl
Index Copernicus (ICV 2020) – 128.41
MEiN – 70 pts
CiteScore (2021) – 2.0
JCI – 0.5
Average rejection rate (2021) – 81.35%
ISSN 1644-387X (print)
ISSN 2300-9020 (online)
Periodicity – quarterly

Download PDF

Dental and Medical Problems

2011, vol. 48, nr 2, April-June, p. 157–164

Publication type: original article

Language: Polish

Zastosowanie metody elementów skończonych do analizy stabilności zespoleń stosowanych przy strzałkowej osteotomii gałęzi żuchwy

Finite Elements Method Analysis of Fixation for Bilateral Sagital Split Osteotomy

Przemysław Stróżyk1,, Rafał Nowak2,

1 Wydziałowy Zakład Wytrzymałości Materiałów Politechniki Wrocławskiej

2 Katedra i Klinika Chirurgii Szczękowo-Twarzowej Akademii Medycznej we Wrocławiu

Streszczenie

Wprowadzenie. Obustronne strzałkowe rozszczepienie gałęzi żuchwy (BSSO – bilateral sagittal split osteotomy) jest jedną z podstawowych metod stosowanych w leczeniu wrodzonych i nabytych zniekształceń żuchwy. Ważnym etapem jest właściwe unieruchomienie odłamów kostnych warunkujące ich prawidłowy zrost, co umożliwia szybką rehabilitację pooperacyjną.
Cel pracy. Ocena porównawcza z wykorzystaniem metody elementów skończonych (MES) stabilności zespolenia w przypadku zastosowania trzech rodzajów unieruchomień odłamów osteotomijnych.
Materiał i metody. Do oceny i analizy stabilności wybranych zespoleń odłamów osteotomijnych wykorzystano własny wirtualny trójwymiarowy (3D) model przygotowany na podstawie skanów wykonanych na poliuretanowym modelu żuchwy człowieka. Obliczenia przemieszczeń dla trzech rodzajów zespoleń zostały przeprowadzone dla obciążenia symetrycznego i niesymetrycznego żuchwy w zakresie sił wywoływanych w układzie stomatognatycznym w okresie pooperacyjnym.
Wyniki. Stwierdzono wyraźnie różnice w wartościach przemieszczeń dla poszczególnych typów zespoleń, przy czym największą stabilnością charakteryzowało się zespolenie za pomocą wkrętów bikortykalnych.
Wnioski. Zespolenie bikortykalne jest najstabilniejszą metodą połączenia odłamów kostnych po wykonaniu strzałkowej osteotomii gałęzi żuchwy.

Abstract

Background. In corrective mandible surgery bilateral sagittal split osteotomy is one of the basic method applied for achiving proper occlusion and improving facial proportions. Very important part of the surgery is a good stabilization of osteotomized bone fragments which provides proper bone healing and enables postoperative rehabilitation shortly after operation.
Objectives. Comparing three types of fixation during bilateral sagittal split osteotomy of the mandible using finite elements method analysis.
Material and Methods. According to human mandible poliutherane model virtual threedimensional (3D) model of the mandible was created. Then three types of fixation were analized to stand for displacement of osteotomized fragments in symmetrical and asymmetrical loading of the mandible.
Results. In various types of fixation the authors noticed distinct differences in displacement values of bone fragments as well as in symmetrical and asymmetrical loading of the mandible.
Conclusion. According to the experiment bicortical screws fixation demonstrates the best rigidity after BSSO.

Słowa kluczowe

obustronne strzałkowe rozszczepienie gałęzi żuchwy, osteosynteza, metoda elementów skończonych, stabliność

Key words

bilateral sagittal split osteotomy, osteosynthesis, finite elements method, stability

References (19)

  1. Kromka M., Milewski G.: Experimental and numerical approach to chosen types of mandibular fractures cured by means of miniplate osteosynthesis. Acta Bioeng. Biomech. 2007, 9, 2, 49–54.
  2. Szydek-Kromka M., Jędrusik-Pawłowska M., Milewski G., Lekston Z., Cieślik T., Drugacz J.: Numerical analysis of displacements of mandible bone parts using various elements for fixation of subcondylar fractures. Acta Bioeng. Biomech. 2010, 12, 11–18.
  3. Wanyura H., Kowalczyk P., Raczko K., Samolczyk-Wanyura D., Bossak M., Stopa Z.: Analiza obciążeń zewnętrznych prowokujących złamania czołowo-oczodołowo-nosowe wykonana za pomocą metody elementów skończonych. Czas. Stomatol. 2010, 63, 585–599.
  4. Ziębowicz A., Marciniak J.: Experimental and numerical method in biomechanical analysis of miniplate osteosynthesis of mandible fracture. Acta Bioeng. Biomech. 2004, 6, 17–22.
  5. Trauner R., Obwegeser H.: Zur Operationstechnik bei der Progenie und anderen Unterkieferanomalien. Dtsch Zahn Mund Kieferheilk. 1955, 23, 1–2, 1–26.
  6. Ueki K., Nakagawa S., Takatsuka E., Yamamoto E.: Plate fixation after mandibular osteotomy. Int. J. Oral Maxillofac. Surg. 2001, 30, 490–496.
  7. Knoll W., Gaida A., Maurer P.: Analysis of mechanical stress in reconstruction plates for bridging mandibular angel defects. J. Cranio Maxillofac. Surg. 2006, 34, 201–209.
  8. Maurer P., Holweg S., Johannes S.: Finite element analysis of different screw diameters in the sagittal split osteotomy of the mandible. J. Cranio Maxillofac. Surg. 1999, 27, 365–372.
  9. O hkura K., Harada K., Morishima S., Enomoto S.: Changes in bite force and occlusal contact area after orthognathic surgery for correction of mandibular prognathism. J. Oral Maxillofac. Surg. 2001, 91, 141–145.
  10. Stróżyk P.: Zmiana napięcia mięśni żuchwy w zależności od miejsca przyłożenia obciążenia na łuku zębowym. Raport PWr, Seria: SPR 2010, 10.
  11. A nucul B., Waite P. D., Lemons J. E.: In vitro strength analysis of sagittal split osteotomy fixation: Noncompression monocortical plates versus bicortical position screws. J. Oral Maxillofac. Surg. 1992, 50, 1295–1301.
  12. A rmstrong J. E. A., Lapointe H. J., Hogg N. J. V., Kwok A. D.: Preliminary investigation of the biomechanics of internal fixation of sagittal split osteotomies with miniplates using a newly designed in vitro testing model. J. Oral Maxillofac. Surg. 2001, 59, 191–195.
  13. Boccaccio A., Lamberti L., Pappalettere C., Carano A., Cozzani M.: Mechanical behavior of an osteotomized mandible with distraction orthodontic devices. J. Biomechanics 2006, 39, 2907–2918.
  14. Jankowski L. J., Nowak R., Stróżyk P.: Application of holographic interferometry and speckle photography in the evaluation of mandible stabilization techniques. Acta Bioeng. Biomech. 2010, 12, 67–73.
  15. N owak R., Wnukiewicz J., Stróżyk P., Pawlak W.: Doświadczalna analiza zespoleń stosowanych przy strzałkowej osteotomii gałęzi żuchwy – doniesienie wstępne. Dent. Med. Probl. 2008, 45, 369–373.
  16. Maurer P., Wolf-Dietrich K., Johannes S.: Comparative evaluation of two osteosynthesis methods on stability following sagittal split ramus osteotomy. J. Cranio Maxillofac. Surg. 2003, 31, 284–289.
  17. Bohluli B., Motamedi M., Bohluli P., Sarkarat F., Moharamnejad N., Tabrizi M.: Biomechanical stress distribution on fixation screws used in bilateral sagittal split ramus osteotomy: assessment of 9 methods via finite element method. J. Oral Maxillofac. Surg. 2010, 68, 2765–2769.
  18. E rkmen E., Simsek B., Yucel E., Kurt A.: Comparison of different fixation methods following sagittal split ramus osteotomies using three-dimensional finite elements analysis Part 1: advancement surgery posterior loading. Int. J. Oral Maxillofac. Surg. 2005, 34, 551–558.
  19. L ee M-Y., Lin Ch-L., Tsai W-D., Lo L-J.: Biomechanical stability analysis of rigid intraoral fixation for bilateral sagittal split osteotomy. J. Plast. Reconstr. Aesthet. Surg. 2010, 63, 451–455.