Microstructural adaptation of bone tissue of the facial skeleton to the distribution of occlusal load in dentulous subjects and its role in the development of the facial fractures

Abstract

Occlusal forces have traditionally been explained to transfer through the facial skeleton along specific osseous trajectories known as buttresses. These regions were assumed as zones of strength due to their thick cortical bone structure, while the areas between the buttresses containing thin cortical bone were considered weak and fragile. However, recent studies revealed that both cortical and trabecular bone of the mid-facial skeleton of dentulous individuals exhibit remarkable regional variations in structure and elastic properties. These variations have been frequently suggested to result from the different involvement of cortical and trabecular bone in the transfer of occlusal forces, although there has been no study to link bone microarchitecture to the occlusal loading. Moreover, although the classical concept of buttresses has been extensively studied by mechanical methods, such as finite element (FE) analysis, there is still no direct evidence for occlusal load distribution through the cortical and trabecular bone compartments individually. Additionally, relatively less scientific attention has been paid to the investigation of bone structure along Le Fort fracture lines that have traditionally been assumed as weak areas at which the mid-facial skeleton commonly fractures after injury. Papers published so far in this field focused mainly on the epidemiology and the role of injury mechanism in the fracture development, without considering the structural basis of increased bone fragility along the Le Fort fracture lines...

Према традиционалном објашњeњу, пренос оклузалног оптерећења кроз кости лица током жвакања обавља се дуж специфичних путања унутар кости званих трајекторије или „батреси“. Ови делови костију лица сматрани су јаким зонама јер их изграђује кортикална кост велике дебљине, док су делови кости смештени између трајекторија сматрани слабим и фрагилним због њихове танке кортикалне грађе. Међутим, недавним истраживањима је откривено да и кортикална и трабекуларна кост средњег масива лица код особа са пуним зубним низом показују значајне регионалне варијације у грађи и еластичним својствима. Ове се варијације често сматрају адаптацијом кортикалне и трабекуларне кости на различито оптерећење у преносу оклузалних сила током жвакања, иако повезаност микроархитектуре кости и оклузалног оптерећења до сада није испитивана код људи. Штавише, иако је класични концепт преноса оклузалног оптерећења дуж трајекторија интензивно проучаван механичким методама, као што је метод коначних елемената, још увек није испитано на који начин се оклузалне силе преносе појединачно кроз кортикалну и трабекуларну кост. Значајно мању научну пажњу је привлачило испитивање грађе костију лица дуж Le Fort линија које су традиционално сматране најчешћим местима прелома костију фацијалног скелета узрокованих механичким силама. Досадашње студије у овој области су биле фокусиране углавном на епидемиолошка истраживања и улогу механизма повреде у настанку ових прелома, док структурна основа повећане фрагилности кости дуж Le Fort линија није испитивана...