Биомеханическое обоснование выбора конструкции ортопедического аппарата для лечения врожденной расщелины твердого нёба
Автор: Лохов В.А., Долганова О.Ю.
Журнал: Российский журнал биомеханики @journal-biomech
Статья в выпуске: 4 (58) т.16, 2012 года.
Бесплатный доступ
В работе проведен биомеханический анализ системы «ортопедический аппарат – нёбный фрагмент» с учетом ростовых деформаций для случая двусторонней расщелины твердого неба. Последние моделируются посредством определяющего соотношения, основанного на гипотезе Хсю (Journal of Biomechanics, 1968), учитывающего собственный рост и влияние деформаций на скорость роста. Считается, что деформации собственного роста описываются шаровым тензором, растягивающие деформации стимулируют рост, а сжимающие – замедляют. Ростовые деформации рассматриваются как собственные деформации, и применяется методика независимого управления деформациями (т.е. управление деформациями с сохранением напряжений), реализованная в виде алгоритма поиска усилий, действующих со стороны ортопедической пластины на нёбный фрагмент, которые вызывают заданные ростовые деформации в последнем. Целью управления является создание правильной нёбной дуги из двух разобщенных фрагментов твердого нёба. В силу симметрии рассматривается только один фрагмент. Алгоритм управления реализован в рамках конечно-элементной модели исследуемой системы, представленной в пакете ANSYS, и позволяет найти усилия и время их действия. Свойства материалов взяты из литературных источников, в частности, параметры определяющего соотношения выбраны на основе экспериментальных данных, взятых из работ Масич (Russian Journal of Biomechanics, 1999). На основе анализа полученных усилий предложена конструкция несъемного ортопедического аппарата, способного создать заданные усилия на кромке нёбного фрагмента, и предложены параметры настройки аппарата для создания заданных усилий. Проведен расчет ростовых деформаций твердого нёба под действием сил от разработанной ортопедической пластины, представлены полученные перемещения точек фрагмента твердого неба, показано, что вычисленные ростовые деформации близки к заданным значениям.
Расщелина твердого нёба, накопление ростовой деформации, активатор смещения, независимое управление напряжениями и деформациями, метод конечных элементов
Короткий адрес: https://sciup.org/146216078
IDR: 146216078
Список литературы Биомеханическое обоснование выбора конструкции ортопедического аппарата для лечения врожденной расщелины твердого нёба
- Бессонов С.Н. Хирургическое лечение деформаций носа при врожденных двусторонних расщелинах верхней губы (обзор)//Российская ринология. -2005. -№ 3. -С. 43-47.
- Блохина С.И. Диспансеризация детей с врожденными расщелинами лица и неба и врожденными пороками сердца: автореф. дис. … канд. мед. наук. -М., 1982. -18 с.
- Верапатвелян А.Ф. Дохирургическая коррекция положения фрагментов верхней челюсти у детей с односторонним сквозным несращением губы и нёба: дис.... канд. мед. наук. -М., 2004. -153 c.
- Долгополова Г.В. Анатомо-функциональные предпосылки формирования тактики раннего ортопедического и хирургического лечения детей с врожденной односторонней расщелиной верхней губы и неба//Врожденная и наследственная патология головы, лица и шеи у детей: актуальные вопросы комплексного лечения. -М.: Изд-во МГМСУ, 2002. -С. 88-91.
- Егорова М.В. Ортодонтическое лечение детей раннего возраста с односторонней расщелиной верхней губы и нёба с использованием в аппарате устройства из металла с памятью формы: автореф. дис. … канд. мед. наук. -М., 2011. -22 с.
- 3орич М.Е. Обоснование и разработка аппарата с внутрикостной фиксацией для раннего ортодонтического лечения детей с врожденными расщелинами верхней губы и неба: автореф. дис.... канд. мед. наук. -Минск, 2000. -20 с.
- Иванов А.Л. Использование методов компьютерного и стереографического биомоделирования в детской челюстно-лицевой хирургии: автореф. дис. … канд. мед. наук. -М., 2002. -22 с.
- Исмайлова В.И. Опыт раннего ортопедического лечения детей с врожденной патологией верхней губы и неба//Актуальные вопросы стоматологии. -Волгоград, 1994. -С. 52-55.
- Лохов В.А., Долганова О.Ю., Няшин Ю.И. Биомеханическое моделирование эффекта сближения фрагментов твердого нёба при ортопедическом лечении//Российский журнал биомеханики. -2012. -Т. 16, № 1 (55). -С. 38-45.
- Лохов В.А., Долганова О.Ю. Алгоритм поиска оптимальных усилий для лечения двусторонней расщелины твердого нёба//Российский журнал биомеханики. -2012. -Т. 16, № 3 (57). -С. 42-56.
- Лохов В.А., Няшин Ю.И., Туктамышев В.С. Развитие метода декомпозиции в механике деформируемого твердого тела//Известия Саратовского университета. Новая серия: Математика, механика, информатика. -2010. -Т. 10, вып. 3.-С. 54-59.
- Масич А.Г. Математическое моделирование ортопедического лечения врожденной расщелины твердого нёба у детей: автореф. дис. … канд. физ.-мат. наук. -Пермь, 2000. -16 с.
- Симановская Е.Ю. Реабилитация детей с врожденными расщелинами губы и нёба в условиях Пермского центра по диспансеризации и лечению//Врожденная и наследственная патология головы, лица и шеи у детей: актуальные вопросы комплексного лечения. -М: Изд-во МГМСУ, 2002. -С. 235-237.
- Туктамышев В.С., Лохов В.А., Няшин Ю.И. Исследование методики независимого управления полными деформациями посредством собственных деформаций в дискретизированных системах//Вычислительная механика сплошных сред. -2011. -Т. 4, № 3.-С. 110-119.
- Туктамышев В.С., Лохов В.А. Метод независимого управления механическими напряжениями в деформируемых системах//Механика композиционных материалов и конструкций. -2008. -Т. 3, № 2. -С. 269-281.
- Туктамышев В.С., Лохов В.А., Няшин Ю.И. Независимое управление напряжениями и деформациями в растущих живых тканях//Российский журнал биомеханики. -2011. -Т. 15, № 2 (52). -С. 69-76.
- Шуньгин Д.Н., Горбатова Л.Н., Дерягина Л.Е. Физиологическое значение давления губ и языка на зубы детей//Российский стоматологический журнал. -2009. -№ 3. -С. 46-49.
- Grabowski R., Kopp H., Stahl F., Gundlach K. Presurgical orthopedic treatment of newborn with clefts-functional treatment with long-term effects//Journal of Cranio. -Maxillofacial Surgery. -2006. -Vol. 34. -P. 34-44.
- Hsu F.-H. The influences of mechanical loads on the form of a growing elastic body//Journal of Biomechanics. -1968. -Vol. 1, No. 4. -P. 303-311.
- Lokhov V., Nyashin Y., Ziegler F. Statement and solution of optimal problems for independent stress and deformation control by eigenstrain//Z. Angew. Math. Mech. -2009. -Vol. 89, No. 4. -P. 320-332.
- Lokhov V., Nyashin Y., Kiryukhin V., Ziegler F. Theorem on stress-free eigenstrain and Duhamel’s analogy//Journal of Theoretical and Applied Mechanics, Sofia. -2006. -Vol. 36, No. 3. -P. 35-46.
- Lokhov V., Nyashin Y., Ziegler F. Decomposition method in linear elastic problems with eigenstrain//Z. Angew. Math. Mech. -2005. -Vol. 85, No. 8. -P. 557-570.
- Masich A.G., Simanovskaya E.Yu., Chernopazov S.A., Nyashin Y.I., Dolgopolova G.V. The role of mechanical factor in orthopedic treatment of congenital palate cleft in children//Russian Journal of Biomechanics. -1999. -Vol. 4, No. 1. -P. 101-109.
- Maulina I., Priede D., Linkeviciene I. The influence of early orthodontic treatment on the growth of craniofacial complex in deciduous occlusion of unilateral cleft lip and palate patient//Stomatology, Baltic Dental and Maxillofacial Journal. -2007. -Vol. 9. -P. 91-96.
- Mossey P. Global registry and database on craniofacial anomalies: report of WHO Registry Meeting on Craniofacial Anomalies. -Geneva, 2003. -101 p.
- Romeo M., Latham R. Treatment of an infant with a rare cleft resolved with use of an orthopedic appliance//Cleft Palate Craniofac. J. -2003. -Vol. 40, No. 6. -P. 642-644.
