Dentální a orofaciální systém
Analýza vlivu zatížení druhostranného čelistního kloubu po implantaci totální náhrady
Popis projektu:
a) MKP model dolní čelisti, čelistního kloubu s kloubní jamkou a žvýkacími svaly (anatomické uspořádání). Svaly (Connector elementy) jsou naznačeny pomocí linek. b) Detailní pohled na sagitální řez kondylem dolní čelisti, čelistní diskem a kloubní jamkou. c) Detailní pohled na resekci Typu A1 (vidět je pouze pravá část modelu). d) Detailní pohled na resekci Typu A2. e) Detailní pohled na resekci Typu B1. f) Detailní pohled na resekci Typu B2
Na grafech je znázorněna výsledná reakční síla a její složky [%] v pravém a levém čelistním kloubu pro všechny typy resekcí (výsledná reakční síla byla porovnána pro každý typ resekce s výslednou reakční silou pro anatomickou konfiguraci). V horní řadě jsou uvedeny grafy pro skus na předních zubech, střední řada je pro skus na levou stoličku a dolní řada pro skus na pravou stoličku. Totální náhrada čelistního kloubu byla modelována na pravé straně
Temporomandibulární (TM) kloub je jeden z nejvíce používaných kloubů lidského těla. Jakékoliv jeho poškození má zcela zásadní vliv na kvalitu a způsob života člověka. V případě poškození TM kloubu je jeho léčba velmi obtížná a navíc tento specifický kloub dosud nejde plnohodnotně nahradit totální náhradou. Při rekonstrukci čelistního kloubu se používají dva typy náhrad, celková náhrada TM kloubu složená z náhrady kondylu a náhrady fossa eminentia a nebo částečná náhrada TM kloubu tj. pouze náhrada fossa eminentia. V klinické praxi se v současnosti používají tři druhy totálních náhrad čelistního kloubu: TMJ Concepts (TMJ Concepts Inc), The Christensen (TMJ Inc) a Lorenz (Biomet Inc). Všechny tři firmy mají podobnou konstrukci totální náhrady, která je složená ze dvou částí, tak jak byly popsány výše. Rozdílný je charakter pohybu, který náhrady svou konstrukcí provádějí. Při implantaci kondylární části je vždy uvolněn úpon svalu m. masseter na zevní plochu ramus mandibulae a ve většině klinických případů i m. temporalis spolu s processus coronoideus mandibulae. Uvolnění úponu m.temporalis s odstraněním processus coronoideus mandibulae umožňuje snadnější rehabilitaci otevírání, uvolnění m. masseter je nutné s ohledem na připevnění kondylární části náhrady k dolní čelisti pomocí šroubů Tento způsob připojení náhrady ke kosti má ovšem za následek zcela zásadní změnu silových a kinematických poměrů při zatížení dolní čelisti a obou TM kloubů. Uvolněním úponu m.masseter musí většinu silových účinků potřebných pro žvýkání, skus a stabilitu celé soustavy převzít druhostranné svaly, tím ovšem dochází k nepřiměřenému nárůstu zatížení druhostranného TM kloubu. Je nezbytné zdůraznit, že uvolněním úponu m. masseter celá soustava neztrácí jen aktivní člen vyvozující síly nezbytné pro žvýkání, ale i síly nezbytné pro stabilitu dolní čelisti a rovnoměrné zatížení TM kloubů. Právě tato situace je podle našeho názoru může v následujících měsících a letech po jednostranné implantaci totálních náhrad způsobovat druhostranné poškození neoperovaného čelistního kloubu. Cílem této práce proto bylo vytvoření parametrické výpočtové MKP studie, porovnávající vliv operačního zákroku při implantaci totální náhrady čelistního kloubu na zatížení druhostranného kloubu.
Z provedených analýz je patrné, že resekce svalů m. temporalis a hlavně m. masseter při stávajícím způsobu implantace totální náhrady TM kloubu má fatální následky na zatížení druhostranného kloubu. Největšího nárůstu velikosti zatížení druhostranného TM kloubu (pro jednotlivé případy skusu a rozsahy resekcí) dosahují složky sil ve směru (medio-lateral) a směru (anterio-posterior), které způsobují výrazné navýšení smykového zatížení TM disku. Přičemž právě tento způsob zatížení je pro TM disk s ohledem na jeho funkci a strukturu nejvíce poškozující. Navýšení tohoto způsobu zatížení je podle našeho názoru hlavní příčinou následné degenerace TM disku a okolních kostních struktur u původně zdravého druhostranného TM kloubu. Výsledky získané z provedených výpočtových MKP analýz vlivu implantace na druhostranný TM kloub nám dávají informace pro návrh konstrukce implantátu TM kloubu, která by umožnila nižší rozsah zásahu do systému žvýkacích svalů na straně implantátu a zároveň možnost provedení subtilnější konstrukce náhrady. Takovouto vhodnou změnou konstrukčního uspořádání náhrady TM kloubu by mohlo dojít ke snížení zatížení druhostranného TM kloubu po implantaci totální náhrady a tím by mohl být významně zvýšen benefit pro pacienta. Vhodnou konstrukcí by mohlo dojít ke změně indikace totální náhrady TM kloubu jako možnosti poslední volby.
Řešitelé:
Stomatologická klinika 1. LF a VFN (MUDr. Ing. Radek Jirman, MBA; Prof. MUDr. Jiří Mazánek, DrSc.)
Spolupráce:
Literatura:
- Jirman R., Horák Z., Bouda, T., Mazánek J., Řezníček J.: Influence of the method of TM joint total replacement implantation on the loading of the joint on the opposite side. Computer Methods in Biomechanics and Biomedical Engineering. Accepted in 2009
- Horák Z., Bouda T., Jirman R.: Loading of the temporomandibular joint after artificial joint implantation on the opposite side. In IV International Congress on Computational Bioengineering - Book of Abstract [CD-ROM]. Bologna: University of Bologna, 2009, 1, p. 91.
- Bouda T., Horák Z., Jirman R.: Identification of the Changes in Extent of Loading the TM Joint on the Other Side Owing to the Implantation of Total Joint Replacement. In Human Biomechanics 2008 International Conference, Extended Abstracts. Prague: Czech Technical University - Fac. of Mechanical Engineering, 2008, p. 11-12.
- Horák Z., Bouda T., Jirman R., Mazánek J., Řezníček J.: Identification of the Changes in Extent of Loading the TM Joint on the Other Side Owing to the Implantation of Total Joint Replacement. 2009, 13TH INTERNATIONAL CONFERENCE ON BIOMEDICAL ENGINEERING, VOLS 1-3, Book Series: IFMBE Proceedings, 23(1-3), 1535-1538