Aspekty anatomiczne i rozważania biomechaniczne

Monocortical miniplate osteosynthesis opiera się na sprecyzowanych rozważaniach anatomicznych oraz obszernych biologicznie i mechanicznie eksperymentach, i doświadczeniach, które wskazaly drogę do odkrycia specyficznych instrumentów i towarów z żelaza.

Rozważania anatomiczne

Następujace innowacje intraoral miniplate osteosynthesis (Michelet, Deymes, and Dessus, 1973), praca eksperymentalna oraz kliniczne zastosowanie zademonstrowały, iż monocortical fixation by miniplates jest na tyle mocne, by wytrzymać różne skłonności stworzone przez siły masticatory (Champy et al., 1975; Champy et al., 1976a, b; Champy et. al.. 1977;Champy et. al., 1978a, b; Champy and Lodde, 1976; Champy and Lodde, 1977; Jaeger, 1978). Ponieważ mocowanie jest zakończone przez zakotwiczenie miniplates do kości przez śrubki, ważne jest by znać:
-stronę gdzie kość zapewni śrubie dobre mocowanie; i
-topografię dentystycznych wierzchołków i niższego(pośledniego) nerwu zębodołowego, żeby uniknąć uszkodzenia ich podczas zakładania śrub.

Zewnętrzna kora ciała żuchwy ma średnią grubość 3,3 mm, jest szczególnie mocna i daje dobre zakotwiczenie dla złączenia brzegów odłamów kości, przy pomocy śrub. Kość korowa jest pogrubiona na podbródku i wzmocniona bocznie przez ukośna linię, która biegnie od covonoid process do regionu trzonowego. W obszarze spojenia, cięcie poprzeczne żuchwy ukazuje grubość kory. Znajduje się na najniższej granicy; za trzecim trzonowcem, jest mocniejsza na górnej granicy (Fig 1.1)
Blisko wyrostka zębodołowego grubość kości jest zmienna; anatomia korzeni zębów i struktura kości nie pozwalają na wkręty śrubowe. Żeby uniknąć zniszczeń wierzchołków korzeni, bezpieczniej jest umieścić śruby z dala od płaszczyzny zgryzowej, na odległości przynajmniej trzykrotnej długości korony zębow.
Niższy nerw zębodołowy biegnie w kanale żuchwowym z języka do otworu podbródkowego wklęsłym kursem. Pomiary pokazują, iż od tyłu do przodu biegnie nawet bliżej outer cortex i niższej granicy. W swoim najniższym punkcie jest w odległości 8-10 mm od podstawowej granicy żuchwy. Pomimo przeciętnej grubości kory w tym obszarze ma grubość 5 mm, która czasami może dochodzić nawet do mniej niż 3mm. Około 1 cm pod otworem podbródkowym kanał obraca się na tył i na przód (Harle, 1977). Otwór leży w przybliżeniu pośrodku odległości pomiędzy grzebieniem zębodoła i najniższą granicą żuchwy, na prostopadłej linii odpowiadającej pierwszemu lub drugiemu przedtrzonowcowi. Jest ważne by pamiętać, iż otwór podbródkowy leży czasem wyżej niż wierzchołek kła. Przez to złączenie brzegów odłamu kości w tym samym miejscu, wiąże się z ryzykiem rany wierzchołkowej. W większości przypadków kanał żuchwowy otacza wiązka nerwowo-naczyniowa jako tunel kostny, lecz czasem jego kostna struktura jest słabo rozwinięta. Powtarzane testy w świeżo ukształtowanych żuchwach pokazały, że wciśnięcie się śrub w kanał nie zawsze kończy się uszkodzeniem nerwa, ponieważ nerwy przesuwają się z dala od instrumentów (Gerber, 1975). Wiercenie dziur wydaje się bardziej niebezpieczne dla nerwów, niż zakładanie śrub. Powinno być odnotowane, że w procesie starzenia się, kości zębodołowe zanikają i struktura żuchwy jest zredukowana do dwóch warstw kory. U pacjentów bezzębnych płaszczyzna poniżej granicy żuchwy składa się z of sclerous bone dając słabe zakotwiczenie dla śrub. Powinniśmy mieć jedno na uwadze, iż w przypadku dzieci żuchwowej struktury jest osłonięte dentystycznymi zarodkami. Kość zębodołowa jest pokryta przymocowaną błoną śluzową. Kiedy pojawi się złamanie, dziąsło jest często pokaleczone, rozszarpane, wystawiając kość żuchwową na ryzyko infekcji z ustnego zagłębienia, jeśli leczenie nie nastąpi w przeciągu 12 godzin. Podczas pierwszego roku życia zaopatrywanie w krew zależy od arterii dentystycznej (Cohen, 1960). Późniejsze periosteal unaczynienie coraz bardziej się rozwija. W dorosłym przypadku, jak zademonstrował Bradley (1975), w podstawowym procesie okostna jest zaopatrywana w krew w zupełności. Przez to ta okolica powinna być traktowana delikatnie. Obszerny pas okostnej winien być omijany, by utrzymać zaopatrzenie w krew. Z tego powodu dostęp transmuwsal jest bardziej preferowany niż skórny.
W szkielecie twarzowym grubość kości kurowej jest różna. W tych okolicach jest ona cienka, a przez to odpowiednia dla złączeń brzegów odłamów kości, nie wyłączając czaszki, kości nosowej, kości jarzmowej, brzegu oczodołu i krańcowego otworu gruszkowatego i butters jarzmowy (Mariano, 1978). Wszędzie indziej kość karowa, która okala ściany różnych zagłębień, jest cienka i nie stanowi dobrego oparcia dla łączenia brzegów odłamów kości i jest odpowiednia dla złączeń microplates (Fig 1.2).
Kość frontalna sięga 4-9 mm grubości. Wyższy brzeg oczodołu jest dobrze usytuowany do umieszczenia płyty, jednak należy ostrożnie zlokalizować kontury zatoki czołowej. Gęstość kości pozwala na umieszczenie 5 mm śrub bez ryzyka penetracji opony twardej. Kość ciemieniowa także daje możliwość wkrętów śrubnych. Wyrostek frontalno-jarzmowy, który jest podobny do pryzmatu trójkątnego, zbudowany jest ze spoistej kości kurowej i dostarcza w tym rejonie wspaniałe możliwości pod wkręty korowe. Pokryty jest z lekko wzniesioną, z wyjątkiem szwu czołowego, okostną. Boczny brzeg oczodołowy, ciągnący się do łuku jarzmowego jest odpowiednią kością do śrubnych wkrętów.
Podczas operacji oczy powinny być chronione poprzez użycie odpowiedniego retraktora. Po Champim et al., 1975, predni dół mózgowy może być ominięty; jest to najgłębszy punkt ulokowany 16-20mm poniżej szwu czołowego lub 5mm poniżej stycznej linii horyzontalnej do wyższego brzegu oczodołowego (Fig1.3).
Niższy brzeg oczodołowy to także cienka kość korowa. Dlatego też ani siła mięśni, ani żadne szczepy nie utrzymają się na niej, a jej połączenie z płytą metalową nie jest gwarantowane. Jeśli oddzielne fragmenty wymagają umocowania, podwiązania dają się wchłonąć microplates są mechanicznie wystarczające.
Szczęka górna ma tylko dwie przypory zrobione z litej kości: boczny, niższy otwór gruszkowaty (przypory przyśrodkowe lub nosowo-szczękowy) i boczny lub jarzmowy, lub szczękowy. Waga tych przypór została opisana przez Sicher i Tandler w 1928r., przez de Brul (1970) oraz bardziej przez Manson, Hooper i Su, 1980r. Wcześniejsza ściana zatoki szczękowej jest cieńsza i mniej odpowiednia jako podpora dla microplates.
Podsumowując pamiętaj, że wiele zagłębień znajduje się w tym rejonie a na niektóre z nich składają się organy, które muszą być zachowane, tak jak np. opona twarda, oczy i korzenie dentystyczne. Ściany frontalne, szczęka i zatoki sitowe, dół nosowy i jama policzkowa, są cienkie i delikatne. Wstawianie śrub w te jamy powinno być unikane, ponieważ występuje ryzyko powstania infekcji, przeważnie w zatoce frontalnej i jamie nosowej.

Zasady biochemiczne

Zasady biochemiczne of monocortical miniplate osteosynthesis są oparte na badaniach matematycznych i doświadczeniach prowadzonych w Strasburgu (Francja) przez Groupe d’Etudes eu Biomecanique Osseuse et Articulaire de Strasburg (GEBOAS). Te prace badawcze, które głównie koncentrują się na żuchwie doprowadziły do wynalezienia systemu złączenia brzegów kości teusiom banding gwarantującego leczenie złamań dolno-górno szczękowych łączeń oraz sprzężeń pomiędzyfragmentalnych. Zostało to osiągnięte jako rezultat kolejnych rozważań i ekperymentów.

Cele.
Idealną metodą leczenia złamań żuchwy jest ta, która ustanowiła funkcjonalną terapię poprzez ruch.
Dlatego też powinna być celem dla:
-idealnych redukcji anatomicznych
-pełnych i stabilnych umocowań, pozwalających na bezbolesne uruchomienie zranionych obszarów
-utrzymania zaopatrzenia w krew tych fragmentów okolic złamania oraz powierzchni tego złamania.
Biochemiczne wymagania dla optymalnego złączenia brzegów odłamu kości to:
-płytki metalowe i śruby muszą wytrzymać różne naciski, radzić sobie z siłami napięcia i skręcania, dla których kość żuchwy jest typowym przedmiotem
-płytki metalowe muszą być rozciągliwe dla dobrego przystosowania się do powierzchni kości, w szczególności na krzywej spojeniowej i obszarze trzonowym, żeby zabezpieczyć ubytki anatomiczne i dobrze obudować zgryz dentystyczny
-rozmiar płytek metalowych powinien zapewniać jak najmniejsze narażenie dla elewacji i złamania, w przyszłości błona śluzowa języka powinna być w stanie pokryć płytki metaliczne bez żadnych problemów, i wreszcie na koniec
-rozmiar śrub powinien być adekwatny do grubości kory.

Naprężenia pochodzące od żucia – w żuchwie

Poznanie naprężeń pochodzących od żucia w żuchwie jest fundamentalne, ponieważ wpływa ono na jak najlepsze zaprojektowanie i usytuowanie dla płytowych złączeń brzegów odłamów kości.
Ruch mięśni naprężeniowych może być podzielony do sił skroniowych, sił mięśni żuacza i oddziaływania sił uderzeniowych. Ten ostatni ma najbardziej szkodliwy wpływ na unieruchomienie złamania. Siły te różnią się u pacjentów. Za pomocą miar została zmierzona siła uderzeniowa u młodego człowieka ze zdrowymi zębami do połączonego naprężenia mostu Wheatstone.
Poniższe wartości przedstawiają:
-obszar siekaczy: 290 N
-obszar kła: 300 N
-obszar przedtrzonowy: 480 N
-obszar trzonowy: 660 N
Zależność pomiędzy siłami tych mięśni różnią się u pacjentów i działają na stopień przemieszczenia złamania, które musi być objęte leczeniem.
Jest ważne by zrozumieć pochodzenie naprężeń wytworzonych w środku żuchwy jako rezultat tych sił naprężenia. Fizjologiczne skoordynowane funkcje mięsni wytwarzają rozciąganie w górnej granicy żuchwy i ściskanie w dolnej granicy (Weigele 1921; Winkler 1922; Motsch 1968; Kuppers 1971; Boyound i Paty 1975; Champy i Lodde 1976; Tillmann, Harle i Schleicher 1983). Na dodatek Sustarc i Villebrum (1976) i Kleigele (1921) zademonstrowali siły rozciągające tworzone przed kłami (Fig1.4). W każdej strukturze żuchwy siły te powodują dystrakcję w obszarze grzebienia zębodołowego naciskanego przez stopień urazu i przez skurcz mięśni podstawy ust, które mogą prowadzić do przemieszczeń fragmentów kości. Siła ściskająca na dolnej granicy jest siłą dynamiczną i fizjologiczną, która ulega ciągłemu wysiłkowi wzdłuż podstawowej granicy fragmentu złamania (Champy i Lodde 1976; Ewers i Harle 1985a). To ściskanie jest zależne od napięcia mięśniowego i zwiększa się podczas procesu żucia. Kiedy złączenie brzegów odłamów kości jest odpowiednio wykonane i zabezpieczone nie ma braków w okolicy złamania, te dynamiczne ściskania dokładnie pasują fizjologicznym naprężeniom na jakie jest wystawiona nieuszkodzona żuchwa (Champy i Lodde 1976; Tillman, Harle i Schleicher 1983).

Definicja idealnego połączenia linii brzegów odłamów kości żuchwy.

Pomimo wyjątkowej anatomii żuchwy, te badania biochemiczne zdefiniowały idealną linię połączenia brzegów odłamów kości żuchwy (zobacz Fig 1.4). Nawiązuje to do biegu linii naprężenia u podstaw niższego wyrostka zębodołowego do wierzchołków korzeni. W tym obszarze płytki metaliczne mogą być łączone z korowymi wkrętami jak następuje:
-za otworem podbródkowym płytki są stosowane bezpośrednio poniżej korzeni dentystycznych i powyżej niższego nerwu zębodołowego
-w kącie szczęki płytki są umieszczone dokładnie w wewnętrznej powierzchni zewnętrznej linii ukośnej, jeśli zostało to uszkodzone, płytka jest wkręcana w korę zewnętrzną tak wysoko jak to możliwe (Fig 1.5)
-w poprzednim obszarze, pomiędzy otworem podbródkowym po dodaniu płyty podszczytowej, kolejna płyta blisko niższej granicy żuchwy jest niezbędna do zneutralizowania sił naprężenia.
Rezultatem tych pojedynczo-korowych naprężeń - węzłowych złączeń brzegów odłamów kości jest neutralizacja zniszczenia i torsji naprężeniowych po zewnętrznej stronie złamania, kiedy fizjologiczne samościskania są przywrócone. Ściski fragmentaryczne przez użycie biokorowych śrub nie mają takiego efektu. W przypadku pokawałkowanej struktury jest wymagane aby dodać płytki metaliczne w celu umocnienia odkształceń fizjologicznych i aby zneutralizować uciski uszkodzeń (Fig 1.6).
W nieuzębionej szczęce poprawna pozycja płytek metalicznych jest w korze zewnętrznej szczęki dolnej, gdzie siły uderzeniowe wytwarzają ciśnienie na wyższej granicy żuchwy. Płytki nie powinny być nigdy przykręcane w górnej części, gdzie kość jest scleruos (Fig 1.7)

Biomechaniczne zasady chirurgicznej naprawy w Midface.

Użycie monocortical miniplate osteosynthesis w czaszce i midface, pomimo braku prac eksperymentalnych, może być rozważane jako logiczne rozciągnięcie tej metody i jest podparte świetnymi przypadkami klinicznymi. Siły wysiłkowe w czaszce i kości twarzowej uzupełniają się, są trójrozmiarowe i trudne do oszacowania.
Powodują one różne odkształcenia w płytkach łączących brzegi odłamów kości, w każdym kierunku, przeważnie w zgięciach i napięciach skręceń kości, jako przeciwwaga dla sił uciskowych. Pierwszy rodzaj odkształcenia jest rezultatem sił żucia, nacisków języka i działania mięśni żuwacza i bocznych mięśni pterygoid. Odkształcenia te są mniej ważne i łatwiejsze do zneutralizowania niż te w żuchwie, jak zademonstrował to Champy i Lodde w 1976 roku (Fig 1.8).
Techniki operacji twarzowych uległy rozwojowi od ortopedycznych i rekonstrukcyjnych operacji czaszkowo-twarzowych gdzie używano bezpośrednich wkrętów i natychmiastowych przeszczepów kostnych (Tessier 1967). Po obudowaniu zgryzu zasady naprawy składały się z 4 ważnych aspektów. Pierwszy, rekonstrukcja górnego ramienia szczęki to klucz do naprawy szczęki górnej. Drugi, dokładne ulokowanie i wkręcenie tych przypór prowadzi do odpowiedniej rekonstrukcji anatomicznej. Trzeci, unieruchomienie niestabilnych przypór za pomocą minipłytek metalicznych lub zastąpienie rozkawałkowania lub uszkodzenia przypór poprzez natychmiastowy przeszczep kości pozwoli na rekonstrukcję i ustabilizowanie nawet najpoważniejszych urazów bez potrzeby wewnątrzczaszkowych zawieszeń lub wkrętów zewnętrznych. Wreszcie na koniec, rekonstrukcja przypór zapobiega późniejszemu zawaleniu się części twarzowej lub wydłużeniom i wreszcie deformacji.
Monocortical miniplate osteosynthesis pokazało, iż jest na tyle wytrzymałe, by przezwyciężyć wszystkie siły i zabezpieczyć leczenie kości bez ucisków pomiędzy fragmentami.

Naprawa kości i leczenie fraktury.
Struktura kości twarzowej.
Struktura kości twarzowej jest określona przez odpowiedni materiał i przez swoją rolę mechaniczną. Zagłębienie szpiku kostnego, kora i gąbczastość żuchwy i części twarzowej są podobne pod względem materiałów. Główną różnicą jest geometryczne rozmieszczenie kości. Szkielet twarzowy składa się z cienkiej blaszki, która przebiega rozległym obszarem, obejmując kości, dla porównania tak jak w żuchwie. W skutek tego bliskość naczyń krwionośnych pozwala na zaopatrzenie w żywność i wzrost szybkości powracania do zdrowia kości twarzowej. Kość jest szybko pokryta tkanką, cały czas rozwija się u układa (Schenk 1992). Rodzaje komórek z jakich się składa to osteoblast, osteocyt (kom. kostna) i osteoklast (Fig 2.1)