Sonlu eleman analizi ile mandibula kırıklarının tedavisinde intermaxiller fiksasyon vidalarının ve ligatürleme seçeneklerinin optimizasyonu
Optimization of intermaxillary fixation screws and ligation options in the treatment of mandibular fractures by finite element analysis
Yazar: AYTAÇ GÜRSEL
Danışman: PROF. DR. MİNE CAMBAZOĞLU
Ankara Üniversitesi / Sağlık Bilimleri Enstitüsü / Ağız Diş ve Çene Cerrahisi Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2018
Konu: Diş Hekimliği = Dentistry
Dizin: Kemik vidaları = Bone screws ; Kırık fiksasyonu = Fracture fixation ; Kırıklar-kemik = Fractures-bone ; Maksilla = Maxilla ; Mandibula = Mandible ; Mandibular kırıklar = Mandibular fractures ; Mandibular kırıklar = Mandibular fractures ; Sonlu elemanlar analizi = Finite element analysis

Özet:
Çene kırıklarında, konservatif yöntem olarak kırığın kapalı redüksiyonu ve intermaksiller fiksasyonu yada invaziv yöntem olarak kırığın açık redüksiyonu ve internal fiksasyonu (ORIF-open reduction and internal fixation) olmak üzere 2 temel tedavi seçeneği vardır.
İntermaksiller fiksasyon (IMF), hem kapalı redüksiyon hem de açık redüksiyonda doğru anatomik pozisyonun sağlanması ve korunması için kullanılır. Bu amaçla, ark bar, eyelet, interdental telleme, ortodontik braketler, intermaksiller fiksasyon vidaları (IMFV) gibi teknikler kullanılır. Mandibula kırıklarının tedavisi için kullanılabilecek diğer seçenekler düşünüldüğünde IMFV kullanım kolaylığı, hızlı ve pratik uygulanması, ağız hijyeninin idamesine imkan sağlaması açısından diğer IMF tekniklerine göre avantajlıdır ve ORIF'a kıyasla noninvaziv bir metod oluşu sayesinde kırık tedavisinde öne çıkan bir uygulama olmaktadır. 
Bu projenin amacı, mandibula kırıklarında optimum redüksiyon ve doğru oklüzyon için IMFV'nın lokasyonlarını, sayısını ayrıca farklı ligatürleme seçeneklerini, kasların oluşturduğu kuvvet altında kırık bölgesindeki stabiliteyi, kemik, vida, tel, plaklarda oluşan stresleri  sonlu eleman analizi (Finite element analysis-SEA) ile değerlendirmektir. 
Bu çalışmada IMF yapılabilmesi için hem mandibula hem de maksilla modellenmiştir. TME ve dişler sayesinde de okluzyon sağlanmıştır. Çiğneme kaslarının lokasyonları ve kuvvetleri tanımlanarak ısırma kuvveti oluşturulmuştur. Çalışmamızda parasimfiz ve korpus kırığının olduğu multiple kırıklı mandibulada farklı lokasyon ve sayılarda IMFV'nın yerleştirildiği ve farklı ligatürleme çeşitleriyle IMF yapılan modellerde ölçümler yapılmıştır. Kontrol grubu olarak aynı kırıklarda 1 ve 2 miniplak ile fiksasyon da yapılmıştır. Bu modeller de hem kendi içerisinde hem de IMFV'nın kullanıldığı modellerle karşılaştırılmıştır.    
Sonuçlar incelendiğinde, miniplak ile fiksasyon IMFV'na kıyasla daha rijit bir fiksasyon sağlamaktadır. Kırık hattı posteriora kaydıkça fiksasyon zorlaşmakta, vida ve tellerde daha fazla stres oluşmaktadır. IMFV'nın kullanıldığı modellerde serbest kırık fragmanına tek vida konulması deplasmanı arttırıp redüksiyonu bozmaktadır. İki kırık hattının her iki yanına yerleştirilen IMFV deplasman miktarını azaltmaktadır. Sonuç olarak multiple kırıklı mandibulada; Kırık hatlarının her iki tarafına da IMFV konulmalıdır ya da doğru okluzyon sağlanmış ise serbest  fragmana IMFV konulmayabilir.
Plak ile fiksasyonun yapıldığı modellerde inferior konumlu tek plakta çift plağa oranla daha fazla stres ölçülmüştür. Çift plağın kullanıldığı model oluşan streslerin dağılımı açısından IMFV ile yapılan fiksasyondan ayrışmaktadır.  IMFV ile fiksasyonda parasimfiz kırığının olduğu alanda vidalara ve tellere gelen stresler korpus kırığına kıyasla daha azken, plak ile fiksasyonda her iki kırık bölgesindeki plaklarda benzer stres değerleri ölçülmüştür. Kortikal kemikte oluşan stresler ile plakta oluşan stresler karşılaştırıldığında plağın vidalardan daha fazla strese maruz kaldığı ortaya çıkmaktadır.

Abstract:
The aim of mandibular fracture treatment is to restore ideal dental occlusion and function as soon as possible. Ensuring the fixation  of the fractured segments in correct anatomic  position until bone healing is the most important part of the treatment. For maxillomandibular fractures, there are two main treatment options. One of these is closed reduction and intermaxillary fixation (IMF) which is the conservative treatment, the other one is the invasive procedure that is open reduction and internal fixation (ORIF). 
Intermaxillary fixation (IMF) is used to provide and maintain an accurate anatomical position both in closed and open reduction. For this purpose, techniques such as arch bars, eyelet, interdental wiring, orthodontic braces, intermaxillary fixation screws (IMFSs) are used. Advantages of IMFSs compared to other IMF techniques are ease of use, rapid and practical application, mantainence of oral hygiene, and a noninvasive operation compared to ORIF.
The aim of this project is to evaluate the number of IMFSs, their locations, the number of different ligating patterns by finite element analysis (FEA), as well as the biting force generated by muscles for optimal reduction and correct occlusion in mandible fractures.
In this study both mandible and maxilla were modeled in order to establish IMF. Occlusion is provided by Temporomandibular joint and teeth. The bite forces were created by defining the locations and forces of the chewing muscles. In our study, measurements were made by Finite Element analysis (FEA) on 3D models in multiple fractured mandibles with parasymphysis and corpus fractures. For fixation IMFSs were used in different locations, numbers, ligation patterns. On the other hand in the control groups same fractures were fixed with 1 or 2 miniplates. These models have been compared both within each other and with IMFSs models.
When our results are reviewed, a more rigid fixation compared to the IMFSs is achieved by miniplates. In posterior fractures, the fixation is more difficult, and the stresses on the screw and wires are increased. In the models with IMFSs, placing a single screw on the fragment between the two fracture lines increases the displacement and disrupts the reduction. However, when the IMFSs are placed on both sides of the two fracture lines, the amount of displacement is reduced. As a result, in a multiple fractured mandible; IMFSs should be placed on both sides of the fracture line.
In models with plate fixation more stress is measured in the inferiorly located single plate compared to the double one. In IMFSs models the stress measured in parasymphysis fracture is lower than that in corpus fractures. However the comparison of the stresses measured in parasymphysis and corpus fractures in miniplate models revealed to be similar. Stresses in the cortical bone are lower than the stresses in the miniplates.