modelowanie i analiza mes wszczepów stomatologicznych

Justyna MIODOWSKA, Magdalena KROMKA-SZYDEK Instytut Mechaniki
Stosowanej, Zakład Mechaniki Doświadczalnej i Biomechaniki, Politechnika Krakowska,
Kraków
Magdalena JĘDRUSIK-PAWŁOWSKA Zakład Chirurgii Stomatologicznej Katedry
Chirurgii Czaszkowo-Szczękowo-Twarzowej, Śląski Uniwersytet Medyczny
MODELOWANIE I ANALIZA MES WSZCZEPÓW
STOMATOLOGICZNYCH STOSOWANYCH DO ODBUDOWY
UZĘBIENIA PO REKONSTRUKCJI ŻUCHWY
MODELING AND FEM ANALYSIS OF DENTAL IMPLANTS USED
FOR DENTITION RESTORATION AFTER MANDIBLE
RECONSTRUCTION
Słowa kluczowe: rekonstrukcja żuchwy, przeszczep autogenny, implanty
stomatologiczne, modelowanie MES
1. WSTĘP
Wycięcie części łuku żuchwy, a zwłaszcza jej bródkowego odcinka, powoduje znaczne
zaburzenia czynnościowe i jest bezwzględnym wskazaniem do rekonstrukcji. Może ona,
w zależności od okoliczności i przewidywanego leczenia uzupełniającego, zostać
przeprowadzona jednoczasowo z zabiegiem resekcyjnym lub jako oddzielny zabieg odtwórczy
tzw. rekonstrukcja wtórna. Celem zabiegu odtwórczego powinna być odbudowa podłoża
protetycznego i wykorzystanie przeniesionej kości do wprowadzenia zębowych wszczepów
śródkostnych w celu rekonstrukcji uzębienia. Zastosowanie przeszczepów tkankowych i
wszczepów śródkostnych może stanowić w wielu przypadkach jedyną szansę wykonania
funkcjonalnych uzupełnień protetycznych.
2. METODYKA PRACY
Praca dotyczy problematyki rekonstrukcji żuchwy w rejonie bródki z wykorzystaniem
metody polegającej na wprowadzeniu implantów tytanowych pod odbudowę uzębienia.
W pracy stworzono 75 modeli numerycznych, które uwzględniały:
• trzy materiały na przeszczep (kość biodrowa, strzałka oraz żebro),
• dwie długości implantów (13 i 18 mm),
• dwie różne konfiguracje implantacji (1.2 i 1.3),
• obecność lub brak płyty rekonstrukcyjnej.
Przeprowadzono analizy wytrzymałościowe metodą elementów skończonych MES modelu
zrekonstruowanej żuchwy w rejonie bródki, przy schemacie obciążania zębów bocznych oraz
zębów siecznych siłą o wartości sumarycznej 100 N. Analizie wytrzymałościowej zostały
poddane kość żuchwy, przeszczep i okolica kontaktu wszczepów z kością oraz płyta
rekonstrukcyjna i implanty. Szczególnej ocenie podlegały obszary na granicy kości żuchwy
XI Konferencja Naukowa Majówka Młodych Biomechaników im. prof. Dagmary Tejszerskiej
s. 80
i przeszczepu (linie osteotomii dystalnej i proksymalnej) ponieważ są to rejony, w których
obserwowane są procesy zaniku bądź przeciążenia tkanki kostnej. Modelowanie różnic we
właściwościach materiałów zostało przeprowadzone poprzez zmianę stałych materiałowych:
modułu Younga oraz współczynnika Poissona.
W pracy starano się odpowiedzieć na pytanie jaki rodzaj przeszczepu jest najkorzystniejszy
oraz jak długość, rozmiary i rozmieszczenie wprowadzonych implantów wpływają na rozkład
intensywności odkształcenia, a także w jakim stopniu usunięcie płyty rekonstrukcyjnej wpływa
na analizowany układ kość-przeszczep-implanty.
Rys. 1 Model zrekonstruowanej żuchwy z wprowadzonymi implantami w konfiguracji 1.2 i 1.3
3. WNIOSKI
Wyniki symulacji numerycznych wskazują iż największe wytężenie tkanek twardych kości
występuje wokół otworów, w których umieszczono implanty na dolnej powierzchni co
pokrywa się z obserwacjami innych autorów.
Rodzaj pobranego materiału do rekonstrukcji ma wpływ na wartości powstałego
odkształcenia na granicy kość żuchwy-przeszczep. Jest ono tym większe im mniejszy moduł
Young’a ma materiał pobrany. Największe wartości intensywności odkształcenia (εint)
zaobserwowano dla materiału pobranego z kości biodrowej.
Wraz ze zwiększaniem średnicy implantów w obszarze kłów wzrastają maksymalne
wartości εint dla przeszczepu. W tych przypadkach zasadne wydaje się usunięcie płyty
rekonstrukcyjnej aby nie opóźniać zrostu kostnego. Usunięcie płyty rekonstrukcyjnej przy
wprowadzonych implantach zarówno 18-sto jak i 13-sto mm nie powoduje powstania
patologicznych przeciążeń na granicach pomiędzy żuchwą a przeszczepem.
LITERATURA
[1] Jędrusik-Pawłowska M., Kromka-Szydek M., Mandibular reconstruction: biomechanical
strength analysis (FEM) based on a retrospective clinical analysis of selected patients,
Acta of Bioengineering and Biomechanics, Vol. 15, No. 2, 2013
[2] Nagasao T., Biomehanical evaluation of implant placement in the reconstructed
mandible. Journal of Oral & Maxillofocial Implants, 2009, 24; 999-1005
[3] Saidin S., Kadir M., Sulaiman E., Kasim N., Effects of different implant–abutment
connections on micromotion and stress distribution: Prediction of microgap formation,
Journal of Dentistry, 40, 2012, 467-474