.: ORİJİNAL ARAŞTIRMA
Comparison of Stress Values in Reconstruction Plate-Screw System in Different Lengths of Lateral Mandibular Defects by Finite Element Analysis: Methodological Study
Farklı Uzunluklardaki Lateral Mandibular Defektlerde Kullanılan Rekonstrüksiyon Plak-Vida Sisteminde Stres Değerlerinin Sonlu Element Analizi ile Karşılaştırılması: Metodolojik Çalışma
Turkiye Klinikleri J Dental Sci. 2022;28(4):755-62
doi: 10.5336/dentalsci.2022-89201
Makale Dili: EN
Tam Metin
ABSTRACT
Objective: This study examines the effect of locking plates on fixation reliability in mandibular lateral defects of different lengths through finite element analysis. Material and Methods: A 3D model of the mandible of a 40-year-old male patient was obtained using computerized tomography. In the 3D model, 2 segmental resections measuring 25 and 50 mm in length were performed on the left mandible corpus region. The following were examined: stress values, distribution and concentration regions at the reference points on the cortical and cancellous bones, and the screw-plate system depending on the length of the locking reconstruction plates. Results: The present results showed that with increasing resection length, the tensile forces (maximum principal stress) decreased in the proximal segment, except for the screw furthest from the resection area, whereas no significant change was observed in the distal segment. As regards the compression forces (minimum principal stress), no significant change was observed in the distal segment, whereas an increase was observed in the bone around the screws furthest from the resection area in the proximal segment. Conclusion: The results suggested that as defect length increases, the middle region of the plate should be thicker.
Keywords: Finite element analysis; mandibular reconstruction
Objective: This study examines the effect of locking plates on fixation reliability in mandibular lateral defects of different lengths through finite element analysis. Material and Methods: A 3D model of the mandible of a 40-year-old male patient was obtained using computerized tomography. In the 3D model, 2 segmental resections measuring 25 and 50 mm in length were performed on the left mandible corpus region. The following were examined: stress values, distribution and concentration regions at the reference points on the cortical and cancellous bones, and the screw-plate system depending on the length of the locking reconstruction plates. Results: The present results showed that with increasing resection length, the tensile forces (maximum principal stress) decreased in the proximal segment, except for the screw furthest from the resection area, whereas no significant change was observed in the distal segment. As regards the compression forces (minimum principal stress), no significant change was observed in the distal segment, whereas an increase was observed in the bone around the screws furthest from the resection area in the proximal segment. Conclusion: The results suggested that as defect length increases, the middle region of the plate should be thicker.
Keywords: Finite element analysis; mandibular reconstruction
ÖZET
Amaç: Bu çalışma, farklı uzunluklardaki mandibular lateral defektlerde kilitli plakların fiksasyon güvenilirliğine etkisini sonlu elemanlar analizi ile incelemektedir. Gereç ve Yöntemler: Bilgisayarlı tomografi kullanılarak 40 yaşındaki erkek hastanın mandibulasının 3 boyutlu modeli elde edildi. 3D modelde sol mandibula korpus bölgesinde 25 ve 50 mm uzunluğunda 2 segmental rezeksiyon yapıldı. Kortikal ve spongioz kemikler üzerindeki referans noktalarında stres değerleri, dağılım ve konsantrasyon bölgeleri ve kilitli rekonstrüksiyon plaklarının uzunluğuna bağlı olarak vida-plak sistemi incelendi. Bulgular: Rezeksiyon uzunluğu arttıkça proksimal segmentte çekme kuvvetlerinin (maksimum asal stres) rezeksiyon alanından en uzaktaki vida dışında azaldığını, distal segmentte ise anlamlı bir değişiklik gözlenmediğini gösterdi. Kompresyon kuvvetleri (minimum asal stres) ile ilgili olarak distal segmentte önemli bir değişiklik gözlenmezken, proksimal segmentte rezeksiyon alanından en uzak vidaların etrafındaki kemikte bir artış gözlendi. Sonuç: Sonuçlar defekt uzunluğu arttıkça plak orta bölgesinin daha kalın olması gerektiğini düşündürdü.
Anahtar Kelimeler: Sonlu element analizi; mandibular rekonstrüksiyon
Amaç: Bu çalışma, farklı uzunluklardaki mandibular lateral defektlerde kilitli plakların fiksasyon güvenilirliğine etkisini sonlu elemanlar analizi ile incelemektedir. Gereç ve Yöntemler: Bilgisayarlı tomografi kullanılarak 40 yaşındaki erkek hastanın mandibulasının 3 boyutlu modeli elde edildi. 3D modelde sol mandibula korpus bölgesinde 25 ve 50 mm uzunluğunda 2 segmental rezeksiyon yapıldı. Kortikal ve spongioz kemikler üzerindeki referans noktalarında stres değerleri, dağılım ve konsantrasyon bölgeleri ve kilitli rekonstrüksiyon plaklarının uzunluğuna bağlı olarak vida-plak sistemi incelendi. Bulgular: Rezeksiyon uzunluğu arttıkça proksimal segmentte çekme kuvvetlerinin (maksimum asal stres) rezeksiyon alanından en uzaktaki vida dışında azaldığını, distal segmentte ise anlamlı bir değişiklik gözlenmediğini gösterdi. Kompresyon kuvvetleri (minimum asal stres) ile ilgili olarak distal segmentte önemli bir değişiklik gözlenmezken, proksimal segmentte rezeksiyon alanından en uzak vidaların etrafındaki kemikte bir artış gözlendi. Sonuç: Sonuçlar defekt uzunluğu arttıkça plak orta bölgesinin daha kalın olması gerektiğini düşündürdü.
Anahtar Kelimeler: Sonlu element analizi; mandibular rekonstrüksiyon
REFERANSLAR:
- Schupp W, Arzdorf M, Linke B, Gutwald R. Biomechanical testing of different osteosynthesis systems for segmental resection of the mandible. J Oral Maxillofac Surg. 2007;65(5):924-30. [Crossref] [PubMed]
- Markwardt J, Pfeifer G, Eckelt U, Reitemeier B. Analysis of complications after reconstruction of bone defects involving complete mandibular resection using finite element modelling. Onkologie. 2007;30(3):121-6. [Crossref] [PubMed]
- Doty JM, Pienkowski D, Goltz M, Haug RH, Valentino J, Arosarena OA. Biomechanical evaluation of fixation techniques for bridging segmental mandibular defects. Arch Otolaryngol Head Neck Surg. 2004;130(12):1388-92. [Crossref] [PubMed]
- Herford AS, Ellis E 3rd. Use of a locking reconstruction bone plate/screw system for mandibular surgery. J Oral Maxillofac Surg. 1998;56(11):1261-5. [Crossref] [PubMed]
- Şanal KO, Özden B, Baş B. Finite element evaluation of different osteosynthesis variations that used after segmental mandibular resection. J Craniofac Surg. 2017;28(1):61-5. [Crossref] [PubMed]
- Sonugelen M, Artunç C. Ağız Protezleri ve Biyomekanik. 1. Baskı. İzmir: Ege Üniversitesi Yayınları; 2002.
- Oğuz Y. Kilitli vida ve plak sisteminin sagittal split ramus osteotomisinde kullanılmasının üç boyutlu modelleme ve sonlu elemanlar analiziyle incelenmesi [Doktora tezi]. Ankara: Başkent Üniversitesi; 2007. [Link]
- Blackwell KE, Lacombe V. The bridging lateral mandibular reconstruction plate revisited. Arch Otolaryngol Head Neck Surg. 1999;125(9):988-93. [Crossref] [PubMed]
- Kimura A, Nagasao T, Kaneko T, Tamaki T, Miyamoto J, Nakajima T. Adaquate fixation of plates for stability during mandibular reconstruction. J Craniomaxillofac Surg. 2006;34(4):193-200. [Crossref] [PubMed]
- Lin PY, Lin KC, Jeng SF. Oromandibular reconstruction: the history, operative options and strategies, and our experience. ISRN Surg. 2011;2011:824251. [Crossref] [PubMed] [PMC]
- Lisiak-Myszke M, Marciniak D, Bieliński M, Sobczak H, Garbacewicz Ł, Drogoszewska B. Application of finite element analysis in oral and maxillofacial surgery-a literature review. Materials (Basel). 2020;13(14):3063. [Crossref] [PubMed] [PMC]
- DeHoff PH, Anusavice KJ. Effect of metal design on marginal distortion of metal-ceramic crowns. J Dent Res. 1984;63(11):1327-31. [Crossref] [PubMed]
- Schuller-Götzburg P, Pleschberger M, Rammerstorfer FG, Krenkel C. 3D-FEM and histomorphology of mandibular reconstruction with the titanium functionally dynamic bridging plate. Int J Oral Maxillofac Surg. 2009;38(12):1298-305. [Crossref] [PubMed]
- Haug RH, Fattahi TT, Goltz M. A biomechanical evaluation of mandibular angle fracture plating techniques. J Oral Maxillofac Surg. 2001;59(10):1199-210. [Crossref] [PubMed]
- Van Eijden TM, Brugman P, Weijs WA, Oosting J. Coactivation of jaw muscles: recruitment order and level as a function of bite force direction and magnitude. J Biomech. 1990;23(5):475-85. [Crossref] [PubMed]
- Maurer P, Pistner H, Schubert J. Computergestützte Kaukraftanalyse bei Patienten mit Unterkieferkontinuitätsresektionen [Computer assisted chewing power in patients with segmental resection of the mandible]. Mund Kiefer Gesichtschir. 2006;10(1):37-41. German. [Crossref] [PubMed]
- Marunick MT, Mathes BE, Klein BB. Masticatory function in hemimandibulectomy patients. J Oral Rehabil. 1992;19(3):289-95. [Crossref] [PubMed]
- Kim MR, Donoff RB. Critical analysis of mandibular reconstruction using AO reconstruction plates. J Oral Maxillofac Surg. 1992;50(11):1152-7. [Crossref] [PubMed]
- Schusterman MA, Reece GP, Kroll SS, Weldon ME. Use of the AO plate for immediate mandibular reconstruction in cancer patients. Plast Reconstr Surg. 1991;88(4):588-93. [Crossref] [PubMed]
- Lindqvist C, Söderholm AL, Laine P, Paatsama J. Rigid reconstruction plates for immediate reconstruction following mandibular resection for malignant tumors. J Oral Maxillofac Surg. 1992;50(11):1158-63. [Crossref] [PubMed]
- Blackwell KE, Buchbinder D, Urken ML. Lateral mandibular reconstruction using soft-tissue free flaps and plates. Arch Otolaryngol Head Neck Surg. 1996;122(6):672-8. [Crossref] [PubMed]
- Arden RL, Rachel JD, Marks SC, Dang K. Volume-length impact of lateral jaw resections on complication rates. Arch Otolaryngol Head Neck Surg. 1999;125(1):68-72. [Crossref] [PubMed]
- Disher MJ, Esclamado RM, Sullivan MJ. Indications for the AO plate with a myocutaneous flap instead of revascularized tissue transfer for mandibular reconstruction. Laryngoscope. 1993;103(11 Pt 1):1264-8. [Crossref] [PubMed]
.: İşlem Listesi