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Tese de Doutorado
DOI
https://doi.org/10.11606/T.23.2021.tde-18022022-113323
Documento
Autor
Nome completo
Daniela Carvalho Tosin
E-mail
Unidade da USP
Área do Conhecimento
Data de Defesa
Imprenta
São Paulo, 2021
Orientador
Banca examinadora
Dias, Reinaldo Brito e (Presidente)
Carvalho, Jonas de
Coto, Neide Pena
Driemeier, Larissa
Título em português
Planejamento virtual em prótese buco-maxilo-facial: modelagem e análise biomecânica de prótese tridimensional personalizada para grandes perdas mandibulares
Palavras-chave em português
Análise biomecânica
Análise de elementos finitos
Atividade de apertamento
Desarticulação mandibular
Liga Ti6Al4V
Manufatura aditiva
Resumo em português
No âmbito da Cirurgia Buco-Maxilo-Facial, a reconstrução de desarticulação / ressecção mandibular é considerada um dos procedimentos mais complexos, meticulosos e desafiadores; sendo que uma das principais causas para essas deformidades são as cirurgias ablativas mandibulares que ocorrem em decorrência do tratamento e manejo de tumores malignos (carcinomas/sarcomas), tumores benignos agressivos (ameloblastoma, mixoma, ceratocisto) e lesões traumáticas avulsivas (arma de fogo). A mandíbula define o contorno estético da face e estabelece a estrutura da cavidade oral permitindo a mastigação, fonação, deglutição. A reconstrução da desarticulação mandibular pode ser realizada com próteses tipo standard, enxerto ósseo autógeno livre ou vascularizado fixados com Sistemas bidimensionais de placas de titânio. Nesse trabalho foi desenvolvida uma proposta inovadora de desenho de prótese tridimensional personalizada de 0,6 milímetros de espessura, para reconstrução de desarticulação mandibular. São estabelecidos parâmetros fixos e personalizados, para proposta em manufatura em Ti6AL4V pelo processo Fusão por Feixe de Elétrons (EBM), Sinterização a Laser Direta em Metal (DLMS), ou Fusão Seletiva a Laser (SLM), conforme a regulamentação preconizada pela Agência Nacional de Vigilância Sanitária (ANVISA). A Prótese tridimensional condilar-mandibular personalizada (Prótese TC-MP) é composta de três partes: côndilo-ramo mandibular, scaffolds de reconstrução e fixação em três tamanhos (MD-1/FS-30mm, MD-2/FS-40mm, MD-3/FS-48mm), os modelos foram submetidos a análise de elementos finitos em quatro atividades estáticas de apertamento (API-Apertamento Incisal, APCPM-Apertamento Canino/Pré-Molares, APUMD-Apertamento Unilateral Molar Direito, APGFD-Apertamento Grupo Funcional Direito), para os seguintes parâmetros biomecânicos: micromovimentação máxima relativa entre a Prótese TC-MP e o osso; máxima Tensão de Von-Mises na Prótese TC-MP e os parafusos de fixação no osso; máxima Tensão e Deformação de Von-Mises em toda a mandíbula; máxima Tensão e Deformação de Von- Mises no osso cortical e esponjoso ao redor dos parafusos de fixação (8/MD-1, 10/MD-2, 12/MD-3); máxima tensão e Deformação de Von-Mises no ponto de união do scaffold de fixação com o scaffold de reconstrução. MD-2 apresentou os melhores resultados, comprovando a viabilidade do projeto com aplicação imediata.
Título em inglês
Virtual planning in bucomaxillofacial prosthesis: modeling and biomechanical analysis of three-dimensional custom-made prosthesis for large mandibular losses
Palavras-chave em inglês
Additive manufacturing
Biomechanical analysis
Clenching task
Finite element analysis
Mandibular disarticulation
Ti6Al4V alloy
Resumo em inglês
In the context of Oral and Maxillofacial Surgery, reconstruction of mandibular disarticulation / resection is considered one of the most complex, meticulous and challenging procedures; and one of the main causes for these deformities are mandibular ablative surgeries that occur as a result of the treatment and management of malignant tumors (carcinomas / sarcomas), benign aggressive tumors (ameloblastoma) , myxoma, keratocyst) and avulsive traumatic injuries (firearms). The jaw defines the aesthetic contour of the face and establishes the structure of the oral cavity allowing chewing, phonation, and swallowing. The reconstruction of the mandibular disarticulation can be performed with standard prostheses, free autogenous or vascularized bone graft fixed with two-dimensional systems of titanium plates. In this work, an innovative proposal for the design of a customized three-dimensional prosthesis of 0.6 mm thickness was developed, for the reconstruction of mandibular disarticulation. Fixed and customized parameters are established, for proposal in manufacturing in Ti6AL4V by the Electron Beam Fusion (EBM), Direct Metal Laser Sintering (DLMS), or Selective Laser Fusion (SLM) process, according to the regulations recommended by the National Agency of Health Surveillance (ANVISA). The Three-dimensional standardized mandibular condylar Prosthesis (3-DSMC Prostesis) is composed of three parts: condyle-mandibular branch, reconstruction and fixation scaffolds in three sizes (MD-1 / FS-30mm, MD-2 / FS-40mm, MD-3 / FS-48mm), the models were submitted to finite element analysis in four static clenching tasks (INC-Incisal Clench, RPCMOL-Right Unilateral Canine Premolar Clench, RMOL-Right Unilateral Molar Clench, RGF-Right Group Function), for the following biomechanical parameters: maximum relative micromotion between the 3-DSMC Prosthesis and bone; maximum Von-Mises stress in 3-DSMC Prosthesis and bone screws; maximum Von-Mises stress and strain in the whole mandible; and maximum Von-Mises stress and strain in the cortical and cancellous bone surrounding the screws (8 / MD-1, 10 / MD-2, 12 / MD-3); maximum Von-Mises stress and strain in the interface between fixation scaffold and reconstruction scaffold. MD-2 presented the best results, proving the feasibility of the project with immediate application.
 
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Data de Publicação
2022-04-26
 
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