Ortognatik cerrahi hareketlerinden sonra kemik segmentleri arasına yerleştirilen farklı greftlerin kemikte ve sabit rijit fiksasyon sistemindeki etkilerinin sonlu elemanlar analizi ile değerlendirilmesi
Evaluation of the effects of different grafts placed between bone segments after orthognathic surgery movements on bone and rigid fixation systems using finite element analysis
- Tez No: 1005934
- Danışmanlar: DR. ÖĞR. ÜYESİ ESRA BEYLER, PROF. DR. SIDIKA SİNEM AKDENİZ
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Diş Hekimliği, Dentistry
- Anahtar Kelimeler: Le Fort Osteotomisi, Ortognatik Cerrahi, Sonlu Elemanlar Analizi, Biyomekanik analiz, Kemik greftleri, Le Fort Osteotomy, Orthognathic Surgery, Biomechanical analysis
- Yıl: 2026
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Başkent Üniversitesi
- Enstitü: Sağlık Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Ağız, Diş ve Çene Cerrahisi Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Ağız, Diş ve Çene Cerrahisi Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Amaç: Bu çalışmanın amacı, Le Fort I osteotomisi sonrası farklı miktarlarda (5 mm ve 10 mm) ilerletilen ve 6 mm aşağı yönde konumlandırılan maksillada, greftsiz ve farklı greft materyalleri (xenogreft, otojen blok greft ve allogreft) kullanılarak gerçekleştirilen fiksasyonun biyomekanik davranışını sonlu elemanlar analizi yöntemiyle incelemektir. Gereç ve Yöntem: Bu çalışmada, yüksek miktarlı maksiller ilerletmelerde farklı greft materyallerinin segment stabilitesi ve stres dağılımı üzerindeki etkileri üç boyutlu sonlu elemanlar analizi (FEA) yöntemi kullanılarak değerlendirilmiştir. Araştırmada kullanılan anatomik model, Visible Human Project veritabanına ait yüksek çözünürlüklü bilgisayarlı tomografi (BT) görüntülerinden elde edilmiştir. Görüntüler 3D Slicer yazılımında segmentasyon işlemine tabi tutulmuş, ardından Blender ortamında tersine mühendislik ve yüzey düzenleme işlemleri uygulanmıştır. Elde edilen maksiller kemik modeli üzerinde Le Fort I osteotomisi simüle edilmiş, segment 6 mm aşağı konumlandırılmış ve 5 mm ile 10 mm olmak üzere iki farklı ilerletme senaryosu oluşturulmuştur. Modelleme sonrasında greft materyalleri (xenogreft, otojen blok greft, allogreft) osteotomi hattına adapte edilmiştir. Her bir greft tipi için 5 mm ve 10 mm ilerletme olacak şekilde toplam sekiz farklı model hazırlanmıştır. Analizlerde tüm materyallerin izotropik ve homojen olduğu varsayılmıştır. Sınır koşullarında, maksiller kemik üst bölgesi sabitlenmiş; premolar ve molar bölgelerin oklüzal yüzeylerine vertikal yönde 500 N ve oblik yönde (60° bukkopalatinal) 250 N kuvvet uygulanmıştır. Yükleme koşulları Altair OptiStruct (Nastran tabanlı) çözücü kullanılarak lineer statik analiz kapsamında değerlendirilmiştir. Her model için maksimum von Mises stres değerleri, deformasyon dağılımları ve segment stabilitesi karşılaştırmalı olarak analiz edilmiştir. Bulgular: Yer değiştirme analizleri sonucunda, tüm modellerde anterior segmentteki deplasmanların posterior bölgeye kıyasla daha yüksek olduğu belirlenmiştir. Greftsiz modellerde, özellikle 10 mm'lik ilerletme ve vertikal yükleme koşullarında yer değiştirme değerleri belirgin biçimde yükselmiş; toplam deplasman 1.30 mm'ye ulaşmıştır. Buna karşılık xenogreft ve otojen blok greft kullanılan modellerde yer değiştirme miktarları en düşük seviyelerde seyretmiş, allogreft kullanılan modellerde ise orta düzeyde değerler elde edilmiştir. İlerletme miktarının 5 mm'den 10 mm'ye çıkarılması tüm gruplarda yer değiştirme miktarlarını artırmıştır. Özellikle allogreft kullanılan modellerde bu artış daha belirgin olmuştur. Vertikal yükleme koşullarında, tüm greft tiplerinde oblik yüke göre daha yüksek yer değiştirme değerleri elde edilmiştir. Plak ve vida sistemlerinde elde edilen sonlu elemanlar analizi bulguları, yük yönü ve greft tipine bağlı olarak stres dağılımında belirgin farklılıklar ortaya koymuştur. Tüm modellerde, vertikal yükleme koşulları, oblik yüklere kıyasla plak ve vidalarda anlamlı derecede daha yüksek Von Mises stres değerlerine neden olmuştur. 5 mm ilerletme yapılan modellerde ortalama vida stresleri, greftsiz sistemlerde oblik yük altında 138 MPa, vertikal yük altında ise 317 MPa olarak hesaplanmıştır. Xenogreft uygulamalarında ise sırasıyla 16-26 MPa aralığında, otojen blok greft kullanılan modellerde 18-36 MPa aralığında, allogreft uygulamalarında ise 40–100 MPa aralığında bulunmuştur. 10 mm ilerletme senaryosunda tüm değerler artış göstermiştir. Plaklarda maksimum Von Mises stres değerleri, greftsiz modellerde en yüksek düzeyde gözlenmiştir. 5 mm ilerletmede oblik yük altında 369 MPa, vertikal yük altında 811 MPa'a ulaşan stres değerleri, xenogreftli modellerde sırasıyla 47 MPa ve 82 MPa'a düşmüştür. Otojen greftlerde bu değerler 55–97 MPa, allogreftlerde ise 115–222 MPa aralığında bulunmuştur. 10 mm ilerletme senaryosunda yine tüm değerler artış göstermiştir. Bu çalışmada, 5 mm ve 10 mm'lik maksiller ilerletme senaryolarında farklı greft materyallerinin kortikal ve trabeküler kemikte oluşturduğu maksimum (P1) ve minimum (P3) asal gerilim değerleri de incelenmiştir. Sonlu elemanlar analizi sonuçlarına göre, kortikal kemikte ölçülen gerilimlerin trabeküler kemikte elde edilen değerlere kıyasla belirgin biçimde daha yüksek olduğu ve vertikal yükleme koşullarının tüm modellerde gerilim büyüklüklerini artırdığı belirlenmiştir. Greftsiz modeller, her iki ilerletme miktarında da en yüksek P1 (çekme) ve en düşük P3 (basınç) değerlerini göstermiştir. Xenogreft ve otojen blok greft kullanılan modellerde asal gerilimlerin belirgin biçimde azaldığı, yük aktarımının daha homojen dağıldığı saptanmıştır. Allogreft modellerinde ise gerilim büyüklükleri, xenogreft ve otojen blok greftler ile greftsiz modeller arasında orta düzeyde seyretmiştir. İlerletme miktarının 10 mm'ye çıkarılması, özellikle kortikal kemikte gerilim artışıyla sonuçlanmıştır. Bölgesel analizlerde, maksimum çekme gerilimlerinin genellikle maksilla vestibüler kortikal kemiğin posterior bölgelerinde (1. ve 2. molar kök hizası, kanin–premolar geçiş alanı) yoğunlaştığı; maksimum bası gerilimlerinin ise aynı bölgelerde ve kanin–premolar geçişinde toplandığı görülmüştür. Sonuç: Bu çalışma, Le Fort I osteotomisi sonrası maksillanın biyomekanik stabilitesinin; ilerletme miktarı, greft varlığı ve greft tipi ile yakından ilişkili olduğunu ortaya koymaktadır. Greft kullanımının, özellikle yüksek ilerletme miktarlarında, osteotomi hattında stres yoğunlaşmasını azalttığı ve daha dengeli bir yük dağılımı sağladığı görülmüştür. Elde edilen bulgular, klinik uygulamalarda uygun greft seçimi ve fiksasyon stratejilerinin belirlenmesine katkı sağlayabilecek niteliktedir. Xenogreft ve Otojen blok greftler, tüm yükleme senaryolarında en dengeli stres dağılımını ve en düşük deformasyon değerlerini sağlamıştır. Allogreftler ise kısmen destekleyici etki göstermiştir. Sonuç olarak, yüksek miktarlı maksiller ilerletmelerde greft materyali kullanımı, segment stabilitesini artırmakta, fiksasyon sistemlerindeki stres yükünü azaltmakta ve mekanik relaps riskini önemli ölçüde düşürmektedir. Xenogreft ve otojen blok greftler bu açıdan en üstün biyomekanik performansı sergilemiştir.
Özet (Çeviri)
Objective: The aim of this study was to investigate the biomechanical behavior of fixation following Le Fort I osteotomy in the maxilla, which was advanced by different amounts (5 mm and 10 mm) and repositioned 6 mm inferiorly, with and without the use of various graft materials (xenograft, autogenous block graft, and allograft), using the finite element analysis (FEA) method. Materials and Methods: In this study, the effects of different graft materials on segmental stability and stress distribution in large maxillary advancements were evaluated using three-dimensional finite element analysis. The anatomical model was obtained from high-resolution computed tomography (CT) images from the Visible Human Project database. The images were segmented using 3D Slicer software and reconstructed in Blender for reverse engineering and surface editing. A Le Fort I osteotomy was simulated on the maxillary bone model, and the segment was repositioned 6 mm downward, followed by 5 mm and 10 mm advancement scenarios. Graft materials (xenograft, autogenous block graft, allograft) were adapted to the osteotomy line, and eight different models were prepared in total. All materials were assumed to be isotropic and homogeneous. The superior region of the maxilla was fixed, and vertical (500 N) and oblique (250 N at 60° buccopalatal) loads were applied to the occlusal surfaces of the premolar and molar regions. Linear static analyses were performed using Altair OptiStruct (Nastran-based) solver, and maximum von Mises stress, deformation distribution, and segmental stability were evaluated comparatively for each model. Results: Displacement analyses revealed that anterior segment displacements were higher than posterior ones in all models. In nongrafted models, particularly under 10 mm advancement and vertical loading, displacement values markedly increased, reaching up to 1.30 mm. In contrast, xenograft and autogenous block graft models exhibited the lowest displacement values, while allograft models showed moderate results. Increasing advancement from 5 mm to 10 mm elevated displacement in all groups, most notably in allograft models. Under vertical loading, all graft types demonstrated higher displacements than under oblique loading. Finite element results for plate and screw systems showed marked variations in stress distribution depending on load direction and graft type. Vertical loading produced significantly higher von Mises stress levels in plates and screws compared to oblique loading. In the 5-mm advancement models, the mean screw stresses in non-grafted systems were calculated as 138 MPa under oblique loading and 317 MPa under vertical loading. In xenograft models, these values ranged between 16–26 MPa, while in autogenous block graft models they ranged between 18–36 MPa. In allograft models, screw stress values ranged between 40–100 MPa. In the 10-mm advancement scenario, all stress values increased further. Maximum plate stresses were highest in nongrafted models (369 MPa under oblique and 811 MPa under vertical loading) and significantly reduced in xenograft (47–82 MPa), autogenous (55–97 MPa), and allograft (115–222 MPa) models. Additionally, principal stress analyses (P1 tensile and P3 compressive) showed that cortical bone stresses were substantially higher than those in trabecular bone, with vertical loading generating the greatest magnitudes. Nongrafted models exhibited the highest stress values, while xenograft and autogenous block grafts markedly reduced principal stresses and improved load distribution. The highest tensile stresses were concentrated in the posterior vestibular cortical region (first and second molar roots and canine–premolar junction), indicating these areas as biomechanically critical zones. Conclusion: This study demonstrated that the biomechanical stability of the maxilla following Le Fort I osteotomy is closely related to advancement magnitude, graft presence, and graft type. The use of grafts, particularly in large advancements, reduced stress concentrations at the osteotomy site and promoted a more balanced load distribution. These findings highlight the importance of appropriate graft selection and fixation strategies in clinical practice. Xenograft and autogenous block grafts provided the most balanced stress distribution and lowest deformation values, while allografts offered partial mechanical support. In conclusion, the use of graft materials in large maxillary advancements enhances segmental stability, reduces stress accumulation in fixation systems, and significantly lowers the risk of mechanical relapse.
Benzer Tezler
- Ortognatik cerrahi sonrasında proksimal segmentin aksiyel sagittal ve koronal düzlemdeki rotasyonunun maksimum ağız açıklığı ve mandibulanın lateral sınır hareketlerine etkisinin incelenmesi
The effect of rotation of the proximal segment in the axial sagittal and coronal planes on maximum mouth opening and lateral border movements of the mandible after orthognathic surgery
MUSTAFA ZENGİN
Doktora
Türkçe
2024
Diş Hekimliğiİstanbul Medipol ÜniversitesiAğız, Diş ve Çene Cerrahisi Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ GAMZE ŞENOL GÜVEN
ÖĞR. GÖR. ABDULLAH ÖZEL
- Dentofasiyal deformiteli hastalarda ortognatik cerrahi sonrası iskeletsel relapsın ve yumuşak doku değişimlerinin değerlendirilmesi
The evaluation of skeletal relaps and soft tissue changes after ortognatic surgery in patients with dentofacial deformity
COŞKUN YILDIRIM
Diş Hekimliği Uzmanlık
Türkçe
2019
Diş HekimliğiErciyes ÜniversitesiAğız, Diş ve Çene Cerrahisi Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ AHMET EMİN DEMİRBAŞ
- Investigation of the dimensional changes of maxillary sinuses and pharyngeal airway in class III patients undergoing bimaxillary orthognathic surgery
Sınıf III hastaların çift çene ortognatik cerrahi sonrası maksiller sinüslerinde ve farengeal hava yollarında oluşan boyutsal değişikliklerin incelenmesi
ELENİ PANOU
Yüksek Lisans
İngilizce
2011
Diş HekimliğiMarmara ÜniversitesiOrtodonti Ana Bilim Dalı
PROF. DR. AHU ACAR
- Ortognatik cerrahi hastalarında maksilla mandibula hareketlerine göre preoperatif ve postoperatif konik ışınlı bilgisayarlı tomografi ile kondil konumunun değerlendirilmesi
Evaluation of condylar position according to maxillary–mandibular movements in orthognathic surgery patients using preoperative and postoperative cone-beam computed tomography
SERDAR DEMİR
Diş Hekimliği Uzmanlık
Türkçe
2025
Diş HekimliğiAtatürk ÜniversitesiAğız, Diş ve Çene Cerrahisi Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ÜMİT ERTAŞ
- Ortognatik cerrahi sonrası maksiller hareketlerin nazolabial yumuşak doku değişikliklerine etkisinin üç boyutlu analizi
Three-dimensional analysis of the effect of maxillary movements on nasolabial soft tissue changes after orthognathic surgery
TURHAN BIÇKI
Diş Hekimliği Uzmanlık
Türkçe
2023
Diş HekimliğiHacettepe ÜniversitesiAğız, Diş ve Çene Cerrahisi Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. EMRE TOSUN