Publicação: Avaliação biomecânica da mandibulotomia
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CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECANICA
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Silva, Sindeval José da
Resumo
Atualmente o câncer ainda é a causa de inúmeras mortes no mundo, e por isso
pesquisadores se dedicam à prevenção e diagnóstico precoce em torno dessa doença que
afeta milhões de pessoas, sendo reconhecido no Brasil como um problema de saúde
pública. Apesar dos esforços o câncer de boca, em especial, na maioria das vezes é
diagnosticado em fase avançada da doença. Vários tipos de tratamentos são usados para o
câncer de boca e orofaringe, dependendo da sua localização e estágio. A mandibulotomia é
usada para o acesso cirúrgico para alguns tumores dessa região. Os meios mais utilizados
para fixar os segmentos ósseos decorrentes deste procedimento são miniplacas e parafusos
de titânio ou fios de aço, de maneira a garantir a máxima estabilidade da união para, assim,
ocorrer de forma adequada a osteossíntese. Ainda existem muitas dúvidas com relação às
melhores configurações de fixação e o comportamento biomecânico relacionado à técnica
de mandibulotomia. Neste trabalho, a técnica da mandibulotomia, utilizando a fixação por
miniplacas e parafusos de titânio, foi avaliada de duas maneiras: numérica, por meio do
Método dos Elementos Finitos, e experimentalmente, tanto para corte mediano quanto para
corte paramediano. A análise estatística, utilizando o método de Scott Knott (p=5%), avaliou
as melhores condições de estabilidade feitas experimentalmente. Os resultados
experimentais foram utilizados para validar alguns modelos numéricos, dos quais foram
determinadas equações preditivas para o nível de estabilidade, utilizando a técnica da
similitude. As variáveis de influência foram otimizadas utilizando algoritmos genéticos,
permitindo indicar os melhores modelos que garantissem a melhor estabilidade. As
configurações de miniplaca e parafusos destes modelos otimizados foram aplicadas em
modelos numéricos de uma mandíbula humana e comparados com aquelas condições
convencionais utilizadas pelos cirurgiões em termos de gradientes de tensões e
deslocamentos relativos das partes osteotomizadas. Considerando o corte mediano e os
níveis de deslocamento relativo entre os segmentos, verifica-se que o modelo CM2M4I
P1P3 (fixado com quatro parafusos posicionados internamente em relação à linha de corte
com duas miniplacas posicionadas, uma na região inferior e a outra um pouco mais acima,
numa região média da mandíbula) apresentou melhor estabilidade quando comparado à
solução convencional adotada pelos cirurgiões. Para o corte paramediano, a condição de
melhor estabilidade foi para o modelo CP2M4I-P2P3 (fixado com quatro parafusos posicionados internamente em relação ao corte, com duas miniplacas posicionadas na
região média da mandíbula). Paralelamente, a estabilidade da união de cortes mediano e
paramediano também foi avaliada utilizando fixações com fios de aço inoxidável. Este tipo
de fixação, em desuso nos dias atuais, apresentou estabilidade inferior às fixações feitas
com miniplacas e parafusos de titânio. Por meio do estudo, concluiu-se que existem outras
configurações de parafusos e miniplacas que podem substituir aquelas convencionalmente
utilizadas pelos cirurgiões.
Abstract
Currently, cancer is still the cause of high death rates worldwide. Therefore, researchers are
engaged in prevention and early diagnosis of this malignant disease that affects millions of
people. Specifically in Brazil, it is recognized as a public health problem. Despide all efforts,
the incidence of oral cancer in particular, is most often diagnosed in advanced stages. The
mandibulotomy technique is used for surgical access of some tumors in this region.The
surgical access to the tumors can be done using miniplates with titanium screws or steel
wires systems. They are used to fixate the osteotomies and provide maximum stability for an
appropriate osteosynthesis. However, there are many doubts regarding the best mounting
configurations and biomechanical behavior related to the mandibulotomy technique. In this
work, the technique using the fixation by miniplates and screws were evaluated in two ways:
numerically, by means of the finite element method, and experimentally, for both midline and
paramidline cut. Statistical analysis with Scott Knott method (p = 5%) was used to evaluate
the experimental stability. The experimental data were used to validate the numerical models
and, in sequence, the prediction equations for stability were obtained using similitude
methods. The variables were optimized using genetic algorithms to allow indicate the best
models that guarantee the best stability. The settings of mini plates and screws of these
optimized models were applied to numerical models of a human jaw and compared with
those conventional conditions used by surgeons in terms of stress and displacement levels.
Considering midline mandibulotomy and measurements of relative displacement between
osteotomy sides, the CM2M4I - P1P3 model (fixed with four screws and positioned internally
to the osteotomy line with two miniplates placed, one in the lower and the other one little
higher, a middle region of the mandible) showed better stability when compared to the
conventional surgical one. The better stability condition of paramidline osteotomy was the
CP2M4I - P2P3 model (fixed with four screws positioned internally in relation to the
osteotomy line, with two miniplates located in the middle region of the mandible). In parallel,
the union stability of the midline and paramidline osteotomies was also evaluated using
fasteners with stainless steel wire. Actually, this stainless steel wire technique is in disuse
and showed lower stability when compared to the miniplates and screws technique. It s
conclude that some configurations of miniplate and screws can replace the conventional
models currently used by surgeons.
Palavras-chave
Câncer, Mandibulotomia, Elementos finitos, Otimização, Miniplacas, Similitude, Mandibulotomy, Finite element, Optimization, Miniplates, Biomecânica, Método dos elementos finitos, Boca - Câncer
Citação
CAIXETA, Delma Pereira. Biomechanical Evaluation of the Mandibulotomy Technique. 2011. 332 f. Tese (Doutorado em Engenharias) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2011.