Ortognatik cerrahi sonrası posterior hava yolunun hesaplamalı akışkanlar dinamiği analizi yöntemi ile değerlendirilmesi
Evaluation of posterior airway space after ortognathic surgery by computational fluid dynamics
Yazar: NAZİFE BEGÜM KARAN
Danışman: DOÇ. DR. SEVİL KAHRAMAN
Gazi Üniversitesi / Sağlık Bilimleri Enstitüsü / Ağız, Diş, Çene Hastalıkları ve Cerrahisi Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2015
Konu: Biyomühendislik = Bioengineering ; Diş Hekimliği = Dentistry ; Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering

Özet:
Mandibuler geri alım ameliyatları iskeletsel klas(KL) III hastalar için tedavi seçeneklerinden biridir; ancak tek başına yapılan mandibuler geri alım ameliyatlarının yarattığı negatif etkiler son yıllarda tartışma konusu olmuştur. Bu çalışmanın amacı değişik miktarlarda yapılan mandibuler geri alım cerrahisinin yumuşak dokular üzerindeki etkisini değerlendirmek ve soluk alma sırasında oluşan akış dinamiğini ve üst hava yolunun kollabe olma oranlarını karşılaştırmaktır. Yapılan çalışmada, sağlıklı bir hastanın MR görüntülerinden elde edilen üç boyutlu görüntüler bilgisayar üzerine aktarıldı. Nazofarenks, orofarenks ve laringofarenksi içeren baz model hazırlandı. Kurulan senaryolara göre ilk modelden 6 model yaratıldı. Bunlardan ilk 2'si standart ve KL III hastaların hava yolu ölçülerine göre, diğer dört model ise KL III hastalara değişik miktarlarda yapılan alt çenenin geri alım ameliyatlarına göre hazırlandı. Hesaplamalı akışkanlar dinamiği(HAD) analizi, değişik miktarlarda yapılan mandibulanın geri alım cerrahisinin üst hava yolunda yarattığı etkileri değerlendirmek için kullanıldı.  Hava akışı; laminer ve sıkıştırılamaz özellikte, yumuşak doku ise lineer elastik olarak belirlendi. Normal şartlardaki soluk alma prosesi sonlu eleman(FEM) ve HAD analizi yöntemi ile simüle edildi. Basınç-hava akışı ilişkisi nazofarenks, orofarenks ve laringofarenks seviyesinde incelendi. Mandibuler geri alım cerrahisinin etkileri ve hava yolunun kollabe olma oranları değerlendirildi. Dokusal açıdan anlamlı değişiklik yaratacak sonuçlar izlenmedi. Ancak geri alım oranı fazlalaştıkça hava akış hızında artış ve buna bağlı olarak doku çeperindeki basınç değerlerinde azalma gözlendi. Dokuların en çok etkilendiği bölge dil kökü çevresi olarak belirlendi. Üst hava yolu kollaps oranlarına bakıldığında ise en fazla değişim maksimum geri alım modelinde izlendi. Sonuçlar posterior hareketlendirme oranlarıyla uyumlu seyretti. Bu çalışmanın bundan sonra yapılacak olan çalışmalara bir kaynak teşkil edeceği ve tekniğin gelişmesi ile hesaplamalı akışkanlar dinamiğinin canlı doku üzerinde oluşacak etkileri değerlendirmede yararlı olacağını düşünmekteyiz.

Abstract:
Mandibular setback surgery is a treatment option for skeletal Class(CL) III patients. The negative outcome on upper airway by mandibular setback surgery alone has become an important issue in recent years. The purpose of this study was to investigate the effects of different amounts of mandibular setback surgeries on soft tissues and evaluate flow dynamics and upper airway collapse at inspiration. An anatomically similar upper airway model was constructed from MR images of a healthy patient. The fluid domain consists of nasopharynx, oropharynx and laryngopharynx. 6 models were reconstructed from the main model by the scenarios. 2 out of 6 models were set as standart and CL III models and 4 models were created according to the mandibular setback surgeries with different amounts to correct Class III skeletal abnormality. Computational fluid dynamic (CFD) analysis was used to investigate the effects of mandibular setback surgeries in the upper airways. The airflow was assumed as laminar, incompressible and surrounded soft tissue was assumed as linear elastic.  The respiration process during the normal states was simulated with the finite element method (FEM) and the CFD method. Pressure/airflow relationship was recorded at nasopharynx oropharynx and laryngopharynx. The effect of mandibular setback surgeries and the airway collapse was evaluated. Neither models showed significant magnitude despite the high amounts of mandibular setback surgery nor significant pressure changes was found on soft tissues. This study may be considered as a pilot study in maxillofacial surgery with CFD analysis and will shed a light on further studies.