آناليز يك ساختار بهينه جهت برش جمجمه در جراحي كرانيوپلاستي، به كمك تحليل المان محدود در يك بيمار مبتلا

Analysis of an optimum structure for cutting skull in Cranioplasty via finite element analysis

مقدمه: يكي از بيماري هاي ژنتيكي، كرانيوسين استوزيس مي باشد كه در آن يك يا چند شكاف جمجمه اي، زودتر از زمان طبيعي خود بسته مي شوند. در اين به هم چسبيدگي، تغيير شكل در جمجمه به وجود مي آيد كه منجر به عدم رشد طبيعي مغز و عقب ماندگي ذهني مي گردد. عوارض اين بيماري، افزايش فشار در جمجمه و تغيير فرم استخوان جمجمه و صورت مي باشد كه جهت رفع عوارض به وجود آمده، جراحي كرانيوپلاستي انجام مي گيرد. چگونگي برش استخوان جمجمه و طرز قرارگيري پليت ها بر روي آن، از اهميت بالايي در جراحي كرانيوپلاستي برخوردار است و بر روي ميزان تنش هاي وارده بر جمجمه تاثيرگذار خواهد بود. هدف: در اين مقاله، استخوان جمجمه در نرم افزار CATIA مدل سازي شده و با استفاده از نرم افزار ABAQUS مورد تحليل قرار گرفته است. مواد و روش ها: ساختار بهينه جهت برش جمجمه در انجام اين جراحي، ارايه شده است. در اين مقاله، طراحي جمجمه به سه طريق انجام گرفته است. مرحله اول، ارايه مدل ساده اي از جمجمه با به كارگيري برش هاي ساجيتال و فرونتال مي باشد كه طراحي اين مدل بر اساس ابعاد جمجمه بيمار انجام گرفته است. در مرحله دوم، مدل جمجمه با جزئيات آناتوميك، در نرم افزار 3DMAX ارايه شده و در مرحله سوم، مدل با به كارگيري تصاوير CT بدست آمده از نرم افزارMRIcro ، طراحي شده است. نتايج: پس از بررسي مدل هاي ارايه شده، به منظور تحليل جمجمه در جراحي كرانيوپلاستي، مدل اول انتخاب شد. بحث: بر اساس نتايج بدست آمده، برش جمجمه در اين جراحي، ساختار مكانيكي پايداري را فراهم مي كند.

Introduction : Craniosynostosis is a genetic disease in which there is early fusion of the skull sutures. In this situation، skull will be deformed and prevents brain growth and causes mental retardation. Increasing the skull pressure and face deformation will be occurred in craniosynostosis which can be eliminated by cranioplasty surgery. Stresses on the skull depend on how the skull is cut by the surgeon and also on the location of plates on the skull. Purpose : In this paper، skull bone has been modeled in CATIA software. Then the model has been analyzed by ABAQUS software and according to the obtained results، an optimized model for cutting the skull in cranioplasty is presented. Results : Three models of skull have been designed in this paper. The first model is a simple model، designed according to sagittal and frontal slices of the skull based on a patient skull’s dimensions. Second model is designed in 3DMAX software considering anatomical details and the third model is designed according to CT slices obtained from MRIcro software. Discussion : In this paper، first model has been selected for analyzing the skull in cranioplasty. Results show that the way of cutting the skull in this surgery will cause mechanical stability.