Mandibula posterior bölgedeki litik lezyonların enükleasyonu sonrası patolojik kırığı önlemeye yönelik mini-plak uygulamalarının değerlendirilmesi
Evaluation of mini-plate applications to prevent pathological fracture after enucleation of lytic lesions in the posterior mandible region
Yazar: UMUT CAN ŞİMŞEK
Danışman: PROF. DR. MEHMET CEMAL AKAY
Ege Üniversitesi / Sağlık Bilimleri Enstitüsü / Ağız Diş ve Çene Cerrahisi Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2024
Konu: Diş Hekimliği = Dentistry

Özet:
Amaç: Bu çalışma, mandibula posterior bölgede bulunan osteolitik lezyonların tedavisi sonrası koruyucu amaçlı plak-vida uygulamalarının etkinliğinin değerlendirilmesini amaçlamaktadır.
Ameliyat sonrası mandibula kuvvetinin azalmasından dolayı kırık oluşsa da, kırık riski objektif muayenelerle değerlendirilmemiştir. Bununla birlikte, patolojik bir lezyonun çıkarılmasından sonra mandibulanın gücünü ve takviyenin etkisini gösteren bir klavuz yoktur. Posterior mandibulada bulunan lezyonların enükleasyonu sonrasında bir rehber oluşturulması amaçlanmaktadır. Lezyonun oluşturduğu defekte göre tedavi planı oluşturulması, tedavinin başarı oranını arttıracaktır.
Yöntem: Tomografi verilerinden kemik modelinin elde edilmesi 3DSlicer yazılımı kullanılarak yapılmıştır. .stl modelinin elde edilmesi de yine 3DSlicer yazılımı ile gerçekleştirilmiştir. Tersine mühendislik ve üç boyutlu CAD faaliyetleri ANSYS Spaceclaim yazılımı ile yapılmış, katı modellerin analiz ortamına uygun hale getirilmesi ve optimize ağ örgüsünün oluşturulması faaliyetleri ANSYS Workbench yazılımı kullanılarak tamamlanmıştır. Oluşturulan sonlu elemanlar modellerinin çözümünde LS-DYNA çözücüsü kullanılmıştır.
Çalışmada 38 numaralı diş bölgesinde, herhangi bir patolojik lezyonun eksizyonu sonrası olası defektler oluşturulduktan sonra bukkalde, lingualde ve hem bukkalde hem lingualde perforasyon işlemi yapılmıştır. Basiste kortikal kemik kalınlığı sabit ve her modelde 2mm'dir. Bu perforasyonlarla, farklı ameliyat senaryolarının simüle edilmesi amaçlanmıştır. Elde edilen farklı kemik modellerine, Champy tarzı bükümlü  miniplak yerleşimi yapılarak modeller tamamlanmıştır.
Belirtilen kuvvet ve sınır koşulları altında 8 analiz modeli için toplam 16 linear statik analiz gerçekleştirilmiştir. 350 N çiğneme kuvveti ortalama yetişkin erkek bireyin çiğneme kuvveti olarak seçilmiştir
Bulgular: Bu çalışmada, defekt bölgesinin bukkalinde kortikal kemiğin olmasının, sadece lingual kortikal kemiğin olmasına göre çiğneme kuvvetlerine karşı daha yüksek mukavemet sağladığı görülmüştür. Bukkalde kemiğin olmadığı modelde sıkışma stresi 115MPa olarak ölçülmüşken, bukkalde kortikal kemiğin olduğu modelde sıkışma stresi 17MPa olarak ölçülmüştür. 
Bikortikal perforasyon bulunan modelde 565MPa gerilme stresi 472MPa sıkışma stresi görülmüştür. Bu değerler, unikortikal modellere göre çok yüksek kırık riskine işaret etmektedir.
Bukkali perfore modellerde titanyum plak uygulaması, 142MPa olan gerilme stresini 37MPa'ya düşürerek %73'lük kuvvet düşüşü yaratmaktadır. 
Linguali perfore modellerde titanyum plak uygulaması, 150MPa olan gerilme stresini 66MPa'ya düşürerek %55'lik kuvvet düşüşü yaratmaktadır.
Defektin bukkalinde kortikal kemik tabakası bulunan modellerde, titanyum plağın etkinliği yüzdesel olarak daha düşüktür. 
Yapılan tüm analizlerde, sağlıklı taraftan çiğneme kuvveti uygulanması, defektli taraftan çiğneme kuvveti uygulanmasına göre kortikal kemiğe yüklenen stresi azaltmaktadır. 
Yapılan tüm analizlerde, titanyum plak vida fiksasyonu uygulanması, kortikal kemiğe yüklenen stresi azaltmaktadır. 
Plak vida fiksasyonlu modellerde vidaların von mises stres değerleri incelendiği zaman en yüksek stresin defekte en yakın vidalarda biriktiği görülmüştür.
Sonuç: Sonlu elemanlar analizi kullanılarak gerçekleştirilen bu çalışma, lezyonun cerrahi olarak çıkarılmasının ardından, defekt bölgesindeki stresi azaltmada mini plak uygulamasının etkinliğini net bir şekilde göstermiştir. Mandibulanın patolojik kırık riskini daha iyi anlamak için ilave analizler yapılması gerekmektedir. Bu sonuçlar, mandibula defektlerinin yönetimi ve tedavisi konusunda önemli bilgiler sağlamakta ve bu alanda daha detaylı araştırmalar için temel oluşturmaktadır.

Abstract:
Objective: This study aims to evaluate the effectiveness of prophylactic plate-screw applications following the treatment of osteolytic lesions in the posterior region of the mandible.
Despite the reduction in mandibular strength post-surgery potentially leading to fractures, the risk of fracture has not been objectively assessed through examinations. Moreover, there is no guideline demonstrating the strength of the mandible and the effect of reinforcement after the removal of a pathological lesion. The goal is to establish a guide following the enucleation of lesions in the posterior mandible. Formulating a treatment plan based on the defect created by the lesion will increase the success rate of the treatment.
Method: The acquisition of the bone model from tomography data was performed using the 3DSlicer software. The creation of the .stl model was also accomplished using 3DSlicer. Reverse engineering and three-dimensional CAD activities were conducted using ANSYS Spaceclaim, while the adaptation of solid models for analysis environment and the creation of an optimized mesh network were completed using ANSYS Workbench software. The LS-DYNA solver was used for solving the created finite element models.
In the study, following the excision of any pathological lesion in the area of tooth number 38, possible defects were created, and then perforation procedures were performed buccally, lingually, and on both buccal and lingual sides. The cortical bone thickness at the base was constant in every model, measuring 2mm. These perforations aimed to simulate different surgical scenarios. The models were completed by placing Champy style twisted miniplates on these different bone models.
Under specified force and boundary conditions, a total of 16 linear static analyses were performed for 8 analysis models. A chewing force of 350 N was selected as the average adult male's chewing force.
Results: In this study, it was observed that the presence of cortical bone buccally in the defect area provides higher resistance against chewing forces compared to having only lingual cortical bone. In the model without buccal bone, the compressive stress was measured at 115 MPa, while in the model with buccal cortical bone, it was measured at 17 MPa.
In the model with bicortical perforation, a tensile stress of 565 MPa and a compressive stress of 472 MPa were observed. These values indicate a significantly higher risk of fracture compared to unicortical models.
In buccally perforated models, the application of a titanium plate reduced the tensile stress from 142 MPa to 37 MPa, creating a 73% reduction in force.
In lingually perforated models, the application of a titanium plate reduced the tensile stress from 150 MPa to 66 MPa, resulting in a 55% reduction in force.
In models with a cortical bone layer buccally in the defect area, the effectiveness of the titanium plate is relatively lower in terms of percentage.
In all analyses conducted, applying the chewing force from the healthy side, as opposed to the defective side, reduces the stress loaded on the cortical bone.
In all analyses, the application of titanium plate screw fixation reduces the stress loaded on the cortical bone.
When examining the von Mises stress values of the screws in plate screw fixation models, it was observed that the highest stress accumulated in the screws closest to the defect.
Conclusion: This study, conducted using finite element analysis, has clearly demonstrated the effectiveness of mini plate application in reducing stress in the defect area following the surgical removal of a lesion. Additional analyses are required to better understand the risk of pathological fractures in the mandible. These results provide significant insights for the management and treatment of mandibular defects and lay the groundwork for more detailed research in this field.