Programma: Zo maar een dag

LEUNG¹, T. WARMINK², B. VAN RIETBERGEN², D. KOPER¹, P. KESSLER¹

¹ Afdeling Mondziekten, Kaak- en Aangezichtschirurgie, Maastricht Universitair Medisch Centrum, Maastricht
² Afdeling Biomedische Technologie, Technische Universiteit Eindhoven, Eindhoven

Introductie en doelstelling
Door oncologische resectie of trauma kunnen mandibulaire continuïteitsdefecten ontstaan. Bij reconstructie vindt stabilisatie van botsegmenten plaats door een reconstructieplaat. Verdeling van de kauwkrachten vindt plaats over de reconstructieplaat en deze krachten hebben via osteosyntheseschroeven effect op het bot. Indien de kracht op een osteosyntheseschroef groter is dan de maximale botsterkte, kan een schroef loskomen. De doelstelling van dit onderzoek is het bepalen van patiëntspecifieke materiaaleigenschappen, zoals botsterkte, van de mandibula.

Materiaal en methode
Negen fresh-frozen kadavers werden gescand middels Dual-Energy Computer Tomografie (CT). Aan de hand van deze CT-scans werden virtuele modellen van de mandibula gecreëerd. De mandibulae werden geoogst uit de kadavers en in kleinere fragmenten gezaagd. Fysieke statische belastingtesten met oplopende kracht werden uitgevoerd op deze fragmenten, waarbij de verplaatsing en vervorming werden gemeten.

De relatie tussen botdichtheid op de CT-scans en materiaaleigenschappen werd berekend. De materiaaleigenschappen werden vergeleken tussen de verschillende mandibulaire regio’s en complete mandibulae.

Resultaten
Uit de eerste tests bleek het mogelijk om middels de relatie tussen stijfheid en botdichtheid patiëntspecifieke materiaaleigenschappen te berekenen van de mandibula. De dichtheid in de frontregio was hoger dan bij de ramus, dit correspondeert met een hogere botsterkte.

Ook verschilde de berekende maximale botsterkte tussen de mandibulae.

Conclusie
Het gevalideerde algoritme maakt het mogelijk om patiëntspecifieke botsterkte te berekenen van de mandibula. Dit maakt het mogelijk om reconstructieplaten te ontwerpen waarbij het risico op plaatgerelateerde complicaties wordt verminderd.

Referenties

1. Lang JJ, Bastian M, Foehr P, Seebach M, Weitz J, Deimling C. Improving mandibular reconstruction by using topology optimization, patient specific design and additive manufacturing? PLoS One. 2021;16:e0253002
2. Wagner DW, Lindsey DP, Beaupre GS. Deriving tissue density and elastic modulus from microCT bone scans. Bone. 2011;49:931-8
3. Morgan EF, Bayraktar HH, Keaveny TM. Trabecular bone modulus-density relationships depend on anatomic site. Journal of Biomechanics. 2003;36:897-904