facebook
twitter
vk
instagram
linkedin
google+
tumblr
akademia
youtube
skype
mendeley
Wiki
Global international scientific
analytical project
GISAP
GISAP logotip
Перевод страницы
 

MODELING OF THE TENSION OF ARTICULAR TUBERCLE BONE TISSUE IN THE TREATMENT OF HABITUAL DISLOCATION OF THE MANDIBULAR BONE IN PATIENTS WITH ANATOMICAL INSTABILITY OF TEMPOROMANDIBULAR JOINT

MODELING OF THE TENSION OF ARTICULAR TUBERCLE BONE TISSUE IN THE TREATMENT OF HABITUAL DISLOCATION OF THE MANDIBULAR BONE IN PATIENTS WITH ANATOMICAL INSTABILITY OF TEMPOROMANDIBULAR JOINTMODELING OF THE TENSION OF ARTICULAR TUBERCLE BONE TISSUE IN THE TREATMENT OF HABITUAL DISLOCATION OF THE MANDIBULAR BONE IN PATIENTS WITH ANATOMICAL INSTABILITY OF TEMPOROMANDIBULAR JOINT
Юрий Лахтин, профессор, доктор медицинских наук, доцент

Павел Москаленко, ассистент, кандидат медицинских наук

Сумской государственный университет, Украина

Николай Клепач, ассистент

Украинская медицинская стоматологическая академия, Украина

Участник первенства: Национальное первенство по научной аналитике - "Украина";

Открытое Европейско-Азиатское первенство по научной аналитике;

It was studied the state of stress in the articular tubercle bone tissue of the temporo-mandibular joint in the treatment of habitual dislocation. The change in stress depending on the angle of implant-limiter and the height of the tubercle was established.

Keywords: temporomandibular joint, incomplete dislocation, implant, bone stress, end elements.

 

In modern literature, there are several theories of the development of the instability of the temporomandibular joint (TMJ). The most common and accepted is the theory according to which the TMJ anatomical instability is seen in some cases as a jet, in others - as a pathological condition.

Pathological condition has unique clinical presentation, reflecting the characteristic changes: a defect of the support function of the articular surfaces, uncontrolled displacement of the mandible, the occurrence of unusual articular displacement of the mandible head due to discoordination work of masseter muscles and inadequate movements of contacting joint surfaces, the occurrence of gross intra-joint noise, the development of pain syndrome [2, 7].

Dislocation of the joint, as an evidence of the instability in the relationship of it anatomical structures, is the result of violations of the spatial location of its internal components in relation to each other in all three planes. This leads to the development of stress-strain state of the articular tissues as a result of changes in head position of the mandible in relation to the articular cavity and the articular tubercle, as well as due to the changes in the mechanical properties of the capsule and ligaments, articular tubercle defect [5].

Surgical treatment of TMJ instability in most cases is focused on the removal of specific defects. To do this, it was conducted the condylotomy [4], immobilization of the disk with lavsan thread weaving [8], the introduction of Tantalum limit screws in the bone tissue of the articular tubercles tops [3], restrictive ligation of the edge of the zygomatic arch with the edge of the mandible [9], plastic of the articular tubercle with cortical-bone matrix [1].

However, these interventions do not lead to long-term post-operative joint stabilization; hereinafter its hypermobility has developed.

The aim of our study was to examine the stress in the articular tubercle bone tissue in the treatment of habitual dislocation of the mandible in patients with anatomical instability of TMJ.

Materials and methods. Based on the X-ray zonography image of TMJ (Fig. 1) with the help of SolidWorks software there were built the models of the temporomandibular joint in the sagittal plane, which have been exported to program complex ANSYS Workbench 14.0.

 

Fig.1. Zonogram of temporomandibular joint

When constructing a mathematical model it was taken into account that the elastic modulus of the subchondral bone (Ec) is 6890 MPa, spongy (Er) - 689 MPa [10,11].

The following boundary conditions were taken for the calculations: the thickness of compact bone - from 2 mm and up, the constant cartilage thickness - 2 mm, the contact between the articular cartilage of cavity and the head is provided with 5 contact elements; a compact, spongy bone and articular cartilage was considered as homogeneous components (isotropic).

The calculation of this model was made for medium and low altitude of the articular tubercle. The head of the lower jaw in two versions is installed in accordance with the norm. In a similar model we studied the effect of the orientation of the head of eminoprosthesis-limiter of articular tubercle on the stress-strain state of the area of the articular surface. It was decided that the leg of eminoprosthesis-limiter was installed in the interior of the temporal bone, and the angulation of the head-limiter varies within the limits: 45⁰, 60⁰, 75⁰. Titanium was used as an implant-limiter.

We studied the stress in the cortical and spongy bone tissue of the tubercle of the temporal bone under the location of titanium implant-limiter at a different angulation and the effect of the articular tubercle height on this process.

To characterize the state of stress and at the same time taking into account all the components of the stress fields (normal and tangential) the von-Mises equivalent stress in MPa was used.

The results of study. Flat mathematical model allows realizing the stress caused during mouth opening and lateral movements. Each part of the object (the temporal bone, the head of the mandible) in its coordinate system allows to vary their relative positions.

Calculations have shown that the angle of inclination of the implant-limiter significantly affects the state of stress in the articular tubercle of the temporal bone.

Increase of the angulation of the head-limiter from 60⁰ to 75⁰ causes an increase in the compressive stress in the upper part of the articular tubercle. Stress concentration occurs in the area of "support" of the edge of the head-limiter on the top of the articular tubercle. Similarly, the stress in spongy bone increases. When placing the titanium implant under the angle of 75⁰,the maximum intensity bordering on the limit arises, in the result of which bone destruction may occur.

The orientation of titanium implant under the angle of 45⁰causes high tensile stresses in spongy bone, especially in the medial part of the mandibular cavity. In our opinion, this state of spongy bone, especially long-lasting, can cause its destruction.

The results of the study showed that the height of the tubercle is of great importance in the mechanical stress redistribution and protects the spongy bone of the high compressive stress.

By reducing the height of the tubercle the stresses zone in the spongy bone significantly extends, their dimension increases 1.75 times. During loads that excess physiological, the further growth of stress can cause bone resorption around the top of tubercle and instability of other joint components.

The basis of the formation of TMJ instability (both occlusive and anatomical) is the violations of biomechanical conditions of work of its structural components. These violations contribute to a false load distribution, which leads to local overloading of the joint elements, damage of structural-functional relationships and the formation of mechanism of incomplete unilateral habitual dislocation of the mandible. Dysplastic changed tissues have a smaller range of compensatory and adaptive capacities, reduced the "safety margin" of TMJ components.

This will gradually lead to the formation of biomechanical irregularities in the form of uneven load distribution on articular surfaces and further promotes instability [6]. Existing methods of surgical treatment of joint hypermobility, that can lead to the habitual dislocation, are intended to limit its mobility without consideration the factors of bone tissue tension. This leads to a short-term positive result in the postoperative period.

Conclusions. The results of our study showed that the boundary positions of the head of the titanium implant increase the mechanical stress of the system “bone-limiter”, that may impair its stability. The optimal position of the endoprosthesis socket is its inclination to the horizontal at an angle of 60º, there may be the variation of angle more than 45⁰, but less than 75⁰. To prevent the increase of damaging stresses in the articular tubercle it is needed a plastic providing the increase of its height.

 

References:

  • 1. Енокян А.Д., Погосян Ю.М., Азнаурян А.В., Бахшинян М.З. Экспериментальное обоснование целесообразности применения кортикального костного матрикса для эминопластики височно-нижнечелюстного сустава. Медицинская наука Армении. – 2004. - 44 (1). С. 56-61.
  • 2. Король М.Д. Причины функциональной нестабильности височно-нижнечелюстного сустава у больных с глубоким резцовым перекрытием / М.Д. Король, О.В. Рыбалов, О.И. Яценко // Український стоматологічний альманах. - 2012. - № 2(1). - С. 113-114.
  • 3. Панин М. Г. Способ лечения застарелых вывихов височно-нижнечелюстного сустава / М. Г. Панин, Е. А. Иткинсон // Проблемы нейростоматологии и стоматологии. - 1998. - № 2. - С. 64-65.
  • 4. Плотников Н.А., Никитин А.А. Хирургическое лечение деформирующего артроза височно-нижнечелюстного сустава. М., 1986. – С. 5-6.
  • 5. Рибалов О. В. Критерії оцінки ступеня функціональної нестабільності суглобової голівки нижньої щелепи на основі клінічних характеристик та артрофонографії скронево-нижньощелепного суглобу / О. В. Рибалов, О. С. Иваницкая, О. І. Яценко // Світ медицини та біології. - 2013. - № 4(41). - С. 57-60.
  • 6. Рибалов О.В. Анатомо-функіональна нестабільнісьть скронево-нижньощелепного суглобу / О.В.Рибалов, І.В.Яценко // Галицький лікарський вісник. - 2005. - № 3. - С. 82-83.
  • 7. Рыбалов О.В. О механизмах развития симптома мышечно-суставной дисфункции височно-нижнечелюстного сустава при лечении моляров / О.В. Рыбалов, П.А. Москаленко, И.В. Яценко // Український стоматологічний альманах . - 2010. - № 2(2). - С. 112-113.
  • 8. Темерханов Ф.Т. Клинико-экспериментальное обоснование применения хирургических методов в комплексном лечении заболеваний и травм височно-нижнечелюстного сустава: Автореф. дис. д-ра мед. наук. М., 1986.-48 с.
  • 9. Трубин В.В., Трофимов О.Л. Способ лечения вывихов височно-нижнечелюстного сустава // RU 2283053 C1 A61 B 17/56. – Заявка №2005122093 – Приоритет 12.07.2005 г., Зарегистрирован 10.09.2006 г.
  • 10. Carter D.R., Vasu R., Harris W.H.  Stress distributions in the acetabular region—II. Effects of cement thickness and metal backing of the total hip acetabular component // Journal of biomechanics. – 1982. – V. 15,  3. –P. 165-170.
  • 11. Petty W., Miller G. J., Piotrowski G. In vitro evaluation of the effect of acetabular prosthesis implantation on human cadaver pelves // Bull Prosthet Res. – 1980. – V. 17. – P. 11-80.
0
Ваша оценка: Нет Средняя: 6.7 (7 голосов)
Комментарии: 14

Вокина Вера Александровна

Уважаемые авторы! Представленные материалы несомненно актуальны и имеют высокое практическое значение. Использование новых информационных технологий, методов системного анализа и математического моделирования, повышает эффективность принимаемых решений при диагностике и выборе рациональной тактики лечения стоматологических больных. С пожеланием дальнейших творческих успехов и с уважением, В.А. Вокина.

Москаленко Павел Александрович

Уважаемая Вера Александровна! Благодарим Вас за высокую оценку нашей работы и надеемся, что ее результаты будут использованы в разработке хирургических методов лечения больных с дисфункциями ВНЧС.

Вокина Вера Александровна

Уважаемые авторы! Представленные материалы несомненно актуальны и имеют высокое практическое значение. Использование новых информационных технологий, методов системного анализа и математического моделирования, повышает эффективность принимаемых решений при диагностике и выборе рациональной тактики лечения стоматологических больных. С пожеланием дальнейших творческих успехов и с уважением, В.А. Вокина.

Тегза Александра Алексеевна

Уважаемые Юрий Владимирович и Павел Александрович, тема Ваших исследований, бесспорно, актуальна. Значимость комплексных морфометрических, клинических исследований и экспериментальный поиск путей решения проблемы характеризуют Вас как высоко профессиональных специалистов! Отрадно сознавать, что есть категория ученых, кропотливо и целенаправленно продвигающихся к намеченной цели путем собственных интересных фундаментальных исследований, на основании которых ими проводятся не менее интересные прикладные научные работы. Мне, в силу специализации, особенно интересен Ваш подход к постановке проблемы, выбору методики исследования и поиску путей решения проблемы. Работа имеет высокую научную и практическую ценность. Это подтверждает не менее интересная дискуссия коллег, состоявшаяся в рамках данного научного форума. Полностью поддерживаю Ваше мнение, прозвучавшее в беседе с профессором Рудником Василием Владимировичем о том, что в начале исследований трудно представить всю глубину проблемы! Понимание это наступает пропорционально продвижению исследователя по намеченному пути. Искренне желаю Вам положительного решения на заявку! Спасибо за уникальную работу, высоко классную презентацию! С уважением Александра Тегза

Москаленко Павел Александрович

Уважаемая Александра! Как Вы правильно заметили, нашей работе предстоит еще долгий путь от теоретического обоснования до практического внедрения ее результатов широким кругом практикующих врачей. От лица всех авторов благодарю Вас за поддержку и добрые пожелания!

Лахтин Юрий Владимирович

Уважаемая Александра! Благодарим за отзыв и положительную оценку нашей работы. Доброжелательные пожелания и рекомендации всегда дают дополнительный стимул к дальнейшим исследованиям, совершенствованию их методологии и, конечно же, к учебе. С уважением, наш коллектив авторов.

Тегза Александра Алексеевна

Уважаемые коллеги, мне искренне интересна Ваша работа и участие Вашего творческого коллектива в настоящем научном форуме! Прошу прощения у молодого коллеги Николая Клепача, которого я не упомянула в предыдущем коментарии (техническая ошибка). Желаю ему впитывать колоссальный научный и жизненный опыт старших коллег Вашего коллектива и оставаться верным своей профессии и науке. Не сомневаюсь в Вашей лидирующей активной жизненной и научной позиции! С уважением Александра Тегза

Телепнева Людмила Георгиевна

Уважаемые коллеги! Ваша работа чрезвычайно важна сразу по нескольким причинам. Во-первых, поскольку вывихи нижней челюсти составляют от 1.5 до 5.7% всех вывихов. Во-вторых, возникают они чаще у женщин в возрасте от 20 до 40 лет. И особенно потому, что преимущественное количество операций по лечению вывихов нижней челюсти непосредственно связано с искусственным увеличением именно высоты суставного бугорка, оказывающей большое значение в перераспределении механических напряжений в суставе. Это – три. А, в четвертых, как представительнице слабого пола, мне давно хотелось узнать у специалистов такого экстра класса ответ на два взаимосвязанных вопроса: «Почему у женщин нижнечелюстная ямка височной кости имеет небольшую глубину, а связочный аппарат суставов недостаточно крепкий?» Пусть на них со временем ответят, Юрий Владимирович, два Ваших ассистента, а мы уже давно и с нетерпением ждем работ сумчан в книгу памяти Мечникову, которая как и музей создается при Двуречанском Центре детского и юношеского творчества. С уважением и наилучшими пожеланиями Телепнева Л.Г.

Москаленко Павел Александрович

Уважаемая Людмила Георгиевна! Благодарим за отзыв на нашу работу и добрые пожелания. Отвечая на Ваш вопрос, нам хотелось бы отметить, что глубина нижнечелюстной ямки височной кости находится в обратной зависимости от глубины резцового перекрытия, а у женщин оно всегда больше. Эти данные были получены проф. В.В. Конновым и подтверждены нашими морфометрическими исследованиями черепов из анатомического музея ВДНЗУ «УМСА». Касательно же капсульно-связочного аппарата, то у женщин он более подвержен растяжению, поскольку зависим от состояния гармонального фона и психо-эмоционального состояния женского организма. К сожалению, «прекрасный пол» более подвержен стрессовым факторам и негативным воздействиям внешней среды в этом компаненте. С уважением Москаленко П., Клепач Н..

Лахтин Юрий Владимирович

Дякуємо Василь Володимирович за уагу і оціну до нашої доповді! Коли ми почали вивчати це питання, навіть догадки не мали про дуже широке коло проблем у хворих з неповним вивіхом/підвивіхом щелепного суглобу: від дискомфорту в суглобі до прозопалгій, які знижували якість життя людей. Дякуємо за щирі побажання. З поагою, Ю. Лахтін.

Рудень Василь Володимирович

Шановний Юрію Володимировичу! Завжди приємно знайомитися з результатами Ваших досліджень! Дана доповідь за результатами виконаного дослідження різниться своєю актуальністю, теоретичною значимістю і має місце для практичного примінення в хірургічній стоматології, оскільки існує у населення проблема звичного вивиху нижньої щелепи у хворих з анатомічною нестабільністю ВНЩС. Бажаю подальших творчих успіхів! З повагою, професор Василь Рудень

Лахтин Юрий Владимирович

Дякуємо Василь Володимирович за уагу і оціну до нашої доповді! Коли ми почали вивчати це питання, навіть догадки не мали про дуже широке коло проблем у хворих з неповним вивіхом/підвивіхом щелепного суглобу: від дискомфорту в суглобі до прозопалгій, які знижували якість життя людей. Дякуємо за щирі побажання. З поагою, Ю. Лахтін.

Григоренко Любовь Викторовна

Dear professor Yuriy Lachtin and your coathors! The topic is discutable, scientificaly proved and actual in the majority of Ukrainian territories. I with you suxess in you results. Do you have well - spread industrial production of the titanium implant in the territory of our country, or its the experimental material, just for clear scientific experiment purposes. Your, sincere Hryhorenko Lubov

Лахтин Юрий Владимирович

Thank you for your appreciation of our work. We have applied for a patent. Let us prove the idea of scientific experts. We hope that we will find interested manufacturers of these implants. Sincerely, J. Lahtin.
Комментарии: 14

Вокина Вера Александровна

Уважаемые авторы! Представленные материалы несомненно актуальны и имеют высокое практическое значение. Использование новых информационных технологий, методов системного анализа и математического моделирования, повышает эффективность принимаемых решений при диагностике и выборе рациональной тактики лечения стоматологических больных. С пожеланием дальнейших творческих успехов и с уважением, В.А. Вокина.

Москаленко Павел Александрович

Уважаемая Вера Александровна! Благодарим Вас за высокую оценку нашей работы и надеемся, что ее результаты будут использованы в разработке хирургических методов лечения больных с дисфункциями ВНЧС.

Вокина Вера Александровна

Уважаемые авторы! Представленные материалы несомненно актуальны и имеют высокое практическое значение. Использование новых информационных технологий, методов системного анализа и математического моделирования, повышает эффективность принимаемых решений при диагностике и выборе рациональной тактики лечения стоматологических больных. С пожеланием дальнейших творческих успехов и с уважением, В.А. Вокина.

Тегза Александра Алексеевна

Уважаемые Юрий Владимирович и Павел Александрович, тема Ваших исследований, бесспорно, актуальна. Значимость комплексных морфометрических, клинических исследований и экспериментальный поиск путей решения проблемы характеризуют Вас как высоко профессиональных специалистов! Отрадно сознавать, что есть категория ученых, кропотливо и целенаправленно продвигающихся к намеченной цели путем собственных интересных фундаментальных исследований, на основании которых ими проводятся не менее интересные прикладные научные работы. Мне, в силу специализации, особенно интересен Ваш подход к постановке проблемы, выбору методики исследования и поиску путей решения проблемы. Работа имеет высокую научную и практическую ценность. Это подтверждает не менее интересная дискуссия коллег, состоявшаяся в рамках данного научного форума. Полностью поддерживаю Ваше мнение, прозвучавшее в беседе с профессором Рудником Василием Владимировичем о том, что в начале исследований трудно представить всю глубину проблемы! Понимание это наступает пропорционально продвижению исследователя по намеченному пути. Искренне желаю Вам положительного решения на заявку! Спасибо за уникальную работу, высоко классную презентацию! С уважением Александра Тегза

Москаленко Павел Александрович

Уважаемая Александра! Как Вы правильно заметили, нашей работе предстоит еще долгий путь от теоретического обоснования до практического внедрения ее результатов широким кругом практикующих врачей. От лица всех авторов благодарю Вас за поддержку и добрые пожелания!

Лахтин Юрий Владимирович

Уважаемая Александра! Благодарим за отзыв и положительную оценку нашей работы. Доброжелательные пожелания и рекомендации всегда дают дополнительный стимул к дальнейшим исследованиям, совершенствованию их методологии и, конечно же, к учебе. С уважением, наш коллектив авторов.

Тегза Александра Алексеевна

Уважаемые коллеги, мне искренне интересна Ваша работа и участие Вашего творческого коллектива в настоящем научном форуме! Прошу прощения у молодого коллеги Николая Клепача, которого я не упомянула в предыдущем коментарии (техническая ошибка). Желаю ему впитывать колоссальный научный и жизненный опыт старших коллег Вашего коллектива и оставаться верным своей профессии и науке. Не сомневаюсь в Вашей лидирующей активной жизненной и научной позиции! С уважением Александра Тегза

Телепнева Людмила Георгиевна

Уважаемые коллеги! Ваша работа чрезвычайно важна сразу по нескольким причинам. Во-первых, поскольку вывихи нижней челюсти составляют от 1.5 до 5.7% всех вывихов. Во-вторых, возникают они чаще у женщин в возрасте от 20 до 40 лет. И особенно потому, что преимущественное количество операций по лечению вывихов нижней челюсти непосредственно связано с искусственным увеличением именно высоты суставного бугорка, оказывающей большое значение в перераспределении механических напряжений в суставе. Это – три. А, в четвертых, как представительнице слабого пола, мне давно хотелось узнать у специалистов такого экстра класса ответ на два взаимосвязанных вопроса: «Почему у женщин нижнечелюстная ямка височной кости имеет небольшую глубину, а связочный аппарат суставов недостаточно крепкий?» Пусть на них со временем ответят, Юрий Владимирович, два Ваших ассистента, а мы уже давно и с нетерпением ждем работ сумчан в книгу памяти Мечникову, которая как и музей создается при Двуречанском Центре детского и юношеского творчества. С уважением и наилучшими пожеланиями Телепнева Л.Г.

Москаленко Павел Александрович

Уважаемая Людмила Георгиевна! Благодарим за отзыв на нашу работу и добрые пожелания. Отвечая на Ваш вопрос, нам хотелось бы отметить, что глубина нижнечелюстной ямки височной кости находится в обратной зависимости от глубины резцового перекрытия, а у женщин оно всегда больше. Эти данные были получены проф. В.В. Конновым и подтверждены нашими морфометрическими исследованиями черепов из анатомического музея ВДНЗУ «УМСА». Касательно же капсульно-связочного аппарата, то у женщин он более подвержен растяжению, поскольку зависим от состояния гармонального фона и психо-эмоционального состояния женского организма. К сожалению, «прекрасный пол» более подвержен стрессовым факторам и негативным воздействиям внешней среды в этом компаненте. С уважением Москаленко П., Клепач Н..

Лахтин Юрий Владимирович

Дякуємо Василь Володимирович за уагу і оціну до нашої доповді! Коли ми почали вивчати це питання, навіть догадки не мали про дуже широке коло проблем у хворих з неповним вивіхом/підвивіхом щелепного суглобу: від дискомфорту в суглобі до прозопалгій, які знижували якість життя людей. Дякуємо за щирі побажання. З поагою, Ю. Лахтін.

Рудень Василь Володимирович

Шановний Юрію Володимировичу! Завжди приємно знайомитися з результатами Ваших досліджень! Дана доповідь за результатами виконаного дослідження різниться своєю актуальністю, теоретичною значимістю і має місце для практичного примінення в хірургічній стоматології, оскільки існує у населення проблема звичного вивиху нижньої щелепи у хворих з анатомічною нестабільністю ВНЩС. Бажаю подальших творчих успіхів! З повагою, професор Василь Рудень

Лахтин Юрий Владимирович

Дякуємо Василь Володимирович за уагу і оціну до нашої доповді! Коли ми почали вивчати це питання, навіть догадки не мали про дуже широке коло проблем у хворих з неповним вивіхом/підвивіхом щелепного суглобу: від дискомфорту в суглобі до прозопалгій, які знижували якість життя людей. Дякуємо за щирі побажання. З поагою, Ю. Лахтін.

Григоренко Любовь Викторовна

Dear professor Yuriy Lachtin and your coathors! The topic is discutable, scientificaly proved and actual in the majority of Ukrainian territories. I with you suxess in you results. Do you have well - spread industrial production of the titanium implant in the territory of our country, or its the experimental material, just for clear scientific experiment purposes. Your, sincere Hryhorenko Lubov

Лахтин Юрий Владимирович

Thank you for your appreciation of our work. We have applied for a patent. Let us prove the idea of scientific experts. We hope that we will find interested manufacturers of these implants. Sincerely, J. Lahtin.
Партнеры
 
 
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
Would you like to know all the news about GISAP project and be up to date of all news from GISAP? Register for free news right now and you will be receiving them on your e-mail right away as soon as they are published on GISAP portal.