Alt çene ucu ilerletmesinde kullanılan farklı vida sistemlerinin stabilite ve stres dağılımlarının sonlu elemanlar analizi ile değerlendirilmesi

Abstract

ÖZETALT ÇENE UCU İLERLETMESİNDE KULLANILAN FARKLI VİDA SİSTEMLERİNİN STABİLİTE VE STRES DAĞILIMLARININ SONLU ELEMANLAR ANALİZİ İLE DEĞERLENDİRİLMESİAmaç:Çalışmamızın amacı son dönemlerde yaygınlaşan genioplasti prosedürlerinin fiksasyonunda kullanılan titanyum mikro vida, titanyum mini vida ve rezorbe olabilen vida sistemlerinin deplasman miktarı, kemikte oluşturduğu asal stresler ve vidalarda oluşan Von-mises stres dağılımlarının sonlu elemanlar analizi ile karşılaştırılmasıdır.Gereç ve Yöntem: Çalışmamızda alt çene ucunda genioplasti osteotomisi yapılarak distal fragmanın anteriora doğru 8 mm ilerletildiği ve fiksasyonun titanyum ve rezorbe olabilen sistemlerle yapıldığı 3 farklı modelde alt fragmana linguale doğru 100 N'luk çekme kuvveti uygulanarak deplasman ve stres değerleri sonlu elemanlar analizi değerlendirilmiştir.Mandibula, titanyum vida ve rezorbe olabilen vidalar bilgisayar ortamında modellenmiştir. Modeller 3D-doctor programı ile analize hazır hale getirilmiştir. Bu modellerin simülasyonu için Algor Fempro (ALGOR, Inc. 150 Beta Drive Pittsburgh, PA 15238-2932 ABD) yazılımı kullanılmıştır. Çalışmamızda titanyum mikro vida (1.5 mm), mini vida (2.0 mm) ile rezorbe olabilen vida (2.8 mm) fiksasyonu modelleri analiz edilmiştir. Modellerde alt çene ucu fragmanına horizontal olarak toplamda 100 N kuvvet uygulanmıştır. Analizlerden elde edilen von-mises stres, asal stresler ile deplasman değerleri hesaplanmıştır. Bu değerler kemik osteosentezi için gerekli stabilite, materyallerin dayanımı ve kemiğin fizyolojik stres sınırları ile karşılaştırılmıştır.Bulgular: En az deplasman miktarı iki adet titanyum mini vida ile yapılan fiksasyon modelinde görülmüştür. En fazla deplasman rezorbe olabilen vida modelinde hesaplanmıştır. Materyallerde en az von-mises stres rezorbe olabilen vida modelinde hesaplanmıştır. En fazla von-mises stresi ise 1.5 mm'lik mikro vida modelinde hesaplanmıştır. Kemikte en fazla gerilme stresi mikro vida modelinde oluşurken en az gerilme stresi 2.0 mm'lik mini vida modelinde oluşmuştur. Kemikte en fazla sıkışma stresi mikro vida modelinde, en az sıkışma stresi mini vida modelinde hesaplanmıştır.Sonuç: Stabilite ve stres dağılımı açısından 2.0 mm'lik mini vida modeli diğer modellerden üstün bulunmuştur. Zamanla biyodegrade olarak yok olan ve ikinci bir ameliyata ihtiyacı ortadan kaldıran rezorbe olabilen vida modeli de kabul edilebilir bir stabilite ve stres dağılımı sağlamıştır. Titanyum ve rezorbe olabilen vida fiksasyonu genioplastide yeterli olarak operasyon süresi ve maliyetinde ciddi düşüş sağlamaktadır.Anahtar kelimeler: Genioplasti, rijit fiksasyon, rezorbe olabilen fiksasyon, sonlu elemanlar analizi, asal stresler, deplasman

ABSTRACTEVALUATION OF STABILITY AND STRESS DISTRIBUTIONS OF DIFFERENT SCREW FIXATION SYSTEMS USED IN ADVANCEMENT GENIOPLASTY BY USING THE FINITE ELEMENT ANALYSISObjective: The aim of our study is to compare titanium micro screw, titanium mini screw and resorbable screws used in the genioplasti procedure which has been widespread recently and to analyze the principle and Von-misses stress distribution and displacement with finite element method.Material and Method: In the study, distal fragment was advanced 8 mm after genioplasty osteotomy and tensile force of 100 N was applied to the lingual side of the lower fragment fixated with titanium and resorbable systems. Displacement and stress values were evaluated in 3 different models with finite element analysis.Mandibular, titanium screws and resorbable screws are modeled in computer environment. The model was made suitable for analysis by the 3D-doctor program. Algor Fempro (ALGOR, Inc. 150 Beta Drive Pittsburgh, PA 15238-2932 USA) software was used for the simulation of these models. In our study titanium micro screws (1.5 mm), mini screws (2.0 mm) and resorbable screws (2.8 mm) fixation models were analyzed. In the study models, 100 N force was applied horizontally to the genial fragment. Von-mises stress, principle stress and displacement values obtained from the analyzes were calculated. These values were compared with the stability required for bone osteosynthesis, the strength of the materials, and the physiological stress limits of the bone.Results: The least amount of displacement was calculated in the fixation model with two titanium mini screws. The maximum displacement was calculated in the resorbable screw model. In materials, the least von-mises stress was calculated in the resorbable screw model, the maximum von-mises stress was calculated on micro screw model. The hightest tensile stress in the bone was formed in the micro screw model and the minimum tensile stress in the bone was formed in the mini screw model. The maximum compressive stress in the bone was calculated in the 1.5 mm micro screw model, and the least compressive stress was calculated in the 2.0 mm mini screw model.Conclusion: In terms of stability and stress distribution, 2.0 mm mini screw model is superior to other models. The screw model, which can disappear as biodegradation over time and overcomes the need for a second surgery, provides an acceptable stability and stress distribution. Fixation of titanium and resorbable screws results in a significant reduction in operating time and cost.Key words: Genioplasty, rigid fixation, resorbable fixation, finite element analysis, prinsiple stres, deplacement