Cerrahi destekli hızlı üst çene genişletmesinde kemik destekli apareylerin etkilerinin sonlu eleman analizi ile değerlendirilmesi
Evaluation of the effects of bone supported appliances in surgical assisted rapid maxillary expansion by finite element analysis
Yazar: DİLRUBA KIYAK
Danışman: PROF. DR. AYŞE ÖZCAN ALEV ÇINSAR
Ege Üniversitesi / Sağlık Bilimleri Enstitüsü / Ortodonti Ana Bilim Dalı / Ortodonti Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2022
Konu: Diş Hekimliği = Dentistry
Dizin: Alveolar kemik = Alveolar bone ; Alveolar kenar artırılması = Alveolar ridge augmentation ; Cerrahi = Surgery ; Dental aygıtlar = Dental instruments ; Mini vidalar = Mini screws ; Sonlu elemanlar analizi = Finite element analysis

Özet:
Amaç: Çalışmanın birincil amacı, yetişkin bireylerde cerrahi destekli hızlı üst çene genişletme işleminde, palatinal bölgeye yerleştirilen genişletme apareyi konumunun ve ankraj mini vida sayısının üst çenenin genişleme şekline etkisini ve oluşan değişiklikleri incelemektir. İkincil amaç, kraniyofasiyal yapılardaki yer değiştirme ile gerilme/basınç miktarını sonlu elemanlar analizi ile statik doğrusal olmayan (nonlineer) yöntem kullanarak değerlendirmektir.
Yöntem: Çalışmamızda 22 yaşında yetişkin bir erkek kafatası anatomik modeli ücretsiz ve açık kaynak olarak, tüm kemikler ve dişler olacak şekilde Tokyo Üniversitesi'ndeki BodyParts3D projesi kapsamında elde edilmiştir. Oluşturulan modeller 2322887 düğüm ve 1488629 elemana ayrılmıştır. 0,25 mm ve 5 mm'lik genişletme sonucunda oluşan Von Mises gerilme/basınç ve yer değiştirme dağılımları
incelenmiştir.
Bulgular: Her üç senaryoda da en yüksek gerilme/basınç; mini vida çevresi, medial ve lateral pterigoid plakalarda gözlenmiştir. Oluşan gerilme/basınç dağılımları en yüksek ikinci, en düşük birinci senaryoda bulunmuştur. Dişler üzerinde oluşan gerilme/basınç minimum olarak ölçülmüştür. Üçüncü senaryoda paralele yakın olmak üzere, her üç senaryoda da üst çene üçgen (V) şeklinde açılmıştır. Transversal düzlemde hem anterior hem de posterior bölgede en fazla genişleme ikinci senaryoda olmuştur. Her üç senaryoda da üst çene aşağı ve ileri yönde hareket etmiştir. Transversal düzlemde en fazla yer değiştirme santral dişler arasında görülmüştür.
Sonuç: Çalışmamızda, bireylerde yaş ilerledikçe ve kraniyofasiyal sistemde bulunan sütural yapıların kemikleşmesi artıkça, genişletme sonrasında bu yapılarda oluşan yer değiştirme miktarları giderek azalmakta ve meydana gelen Von Mises gerilmeleri/basınçları artmakta olduğu görülmüştür. Kraniyofasiyal süturalardaki kemikleşme miktarı artıkça, genişletmeye bağlı dişlerde, alveol kemiğinde ve periodontal ligamentte istenmeyen yan etkiler oluşabilmektedir. Kemik destekli hızlı
üst çene genişletmesi apareyleri dişler ve periodontal ligament üzerinde oluşacak olan Von Mises gerilmelerini/basınçlarını azaltmaktadır. Periodontal desteği zayıf dişleri bulunan bireylerde özellikle kemik destekli genişletme aygıtlarının tercih edilmesi gerekmektedir. Vidanın uygulandığı bölgede daha fazla genişleme görülmektedir. Bu nedenle çapraşıklık ön bölgede yoğunlaşmışsa mini vidaların ön bölgeye yerleştirilmesi, arkada yoğunlaşmışsa arka bölgeye yerleştirilmesi, paralele yakın bir genişleme elde edilmek isteniyorsa dört adet mini vida kullanılması gerekmektedir. Dört adet mini vida kullanımı, posterior bölgeye iki adet mini vida kullanımına oranla daha az gerilim oluşturmaktadır. Çalışmamız, vida konumlarına karar verme açısından literatürde ilk olması ve klinik bir çalışmaya rehber olma açısından önemlidir. Çalışmamızın sonuçları, prospektif klinik olan çalışmalarla da desteklenmelidir.

Abstract:
Aim:The primary aim of this study was to investigate the effect of the position of the expansion appliance placed in the palatinal region and the number of anchoring miniscrews on the expansion pattern of the maxilla and the resulting changes in surgically assisted rapid maxillary expansion in adults. The secondary aim was to evaluate the amount of displacement and stress in the craniofacial structures by finite element analysis using static (nonlinear) method.
Method: In this study, a 22-year-old adult male skull anatomical model was obtained as free and open source, with all bones and teeth, as part of the BodyParts3D project at the University of Tokyo. The generated models are divided into 2322887 nodes and 1488629 elements. Von Mises stress and displacement distributions resulting from 0.25 mm and 5 mm widening were investigated.
Results: In all three scenarios, the highest stresses were observed around the mini-screw, medial and lateral pterygoid plates. The stress distributions were found highest in the second scenario and lowest in the first scenario. The stress on the teeth was measured minimum. In all three scenarios, the upper jaw was opened in the form of a triangle, with the third scenario being close to parallel. In the transversal plane, both anterior and posterior regions had the most expansion in the second scenario. In all three scenarios, the upper jaw moved downward and forward. The greatest displacement in the transversal plane was observed between the central teeth.
Conclusion: In our thesis we see that, as age progresses and the ossification of the sutural structures in the craniofacial system increases, the amount of displacement in these structures after expansion gradually decreases and the resulting Von Mises stresses/pressures increase. As the amount of ossification in the craniofacial sutures increases, undesirable side effects may occur in the teeth, alveolar bone and periodontal ligament due to enlargement. Bone supported rapid maxillary expansion appliances reduce Von Mises stresses/pressures on teeth and periodontal ligament. In
individuals with teeth with weak periodontal support, bone-supported expansion devices should be preferred. More enlargement is seen in the area where the screw is applied. For this reason, if the crowding is concentrated in the anterior region, the mini screws should be placed in the anterior region, if the crowding is concentrated in the posterior region, they should be placed in the posterior region, and if a near-parallel expansion is desired, four mini screws should be used. The use of four mini-screws creates less tension on the posterior region than the use of two mini-screws. Our study is important in terms of being the first in the literature in terms of deciding screw positions and guiding a clinical study. Our study should also be supported by prospective clinical studies.