detstomСтоматология детского возраста и профилактикаPediatric dentistry and dental prophylaxis1683-30311726-7218RPA10.33925/1683-3031-2025-910detstom-910Research ArticleОРИГИНАЛЬНАЯ СТАТЬЯORIGINAL ARTICLEСоздание физико-математической модели дистракционного остеогенеза с целью совершенствования лечения трансверзальных зубочелюстных аномалий в детском возрастеDevelopment of a physicomathematical model of distraction osteogenesis to improve the treatment of transverse dentofacial anomalies in pediatric patientshttps://orcid.org/0000-0002-1393-342XМиннахметоваД. Р.MinnakhmetovaD. R.

Миннахметова Диана Робертовна, аспирант кафедры детской челюстно-лицевой хирургии

127006, ул. Долгоруковская, д. 4, г. Москва

Diana R. Minnakhmetova, DDS, PhD student, Department of the Pediatric Maxillofacial Surgery

Dolgorukovskaya St., 4, Moscow, 127006

dianaminn@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0002-3896-3756ТопольницкийО. З.TopolnitskyO. Z.

Топольницкий Орест Зиновьевич, заслуженный врач РФ, доктор медицинских наук, профессор, заведующий кафедрой детской челюстно-лицевой хирургии

Москва

Orest Z. Topolnitsky, DDS, PhD, DSc, Professor, Honored Doctor of the Russian Federation Head of the Pediatric Maxillofacial Surgery

Moscow

proftopol@mail.ruhttps://orcid.org/0009-0002-4986-1031ДудецкийА. Д.DudetskyA. D.

Дудецкий Антон Дмитриевич, студент кафедры высшей математики института искусственного интеллекта (ИИИ)

Москва

Anton D. Dudetsky, student, Department of the Higher Mathematics, Institute of Artificial Intelligence (III)

Moscow

dydantondm@gmail.comhttps://orcid.org/0000-0002-3205-0569ПанченкоИ. М.PanchenkoI. M.

Панченко Ирина Михайловна, инженер-исследователь особого конструкторского бюро №1

Москва

Irina M. Panchenko, Research Engineer, Special Design Bureau No.1

Moscow

parnova.irina@yandex.ruhttps://orcid.org/0009-0007-5311-115XГлухонемыхЕ. Е.GlukhonemykhE. E.

Глухонемых Елизавета Евгеньевна, студент кафедры высшей математики института искусственного интеллекта (ИИИ)

Москва

Yelizaveta E. Glukhonemykh, student, Department of the Higher Mathematics, Institute of Artificial Intelligence (III)

Moscow

ee_gl@mail.ruhttps://orcid.org/0009-0006-4983-231XБариноваА. А.BarinovaA. A.

Баринова Александра Александровна, студент кафедры высшей математики института искусственного интеллекта (ИИИ)

Москва

Alexandra A. Barinova, Student, Department of the Higher Mathematics, Institute of Artificial Intelligence (III)

Moscow

barinovaaalexandra@gmail.comhttps://orcid.org/0009-0004-0789-4913АгошковаЕ. Е.AgoshkovaE. E.

Агошкова Елена Евгеньевна, студент кафедры высшей математики института искусственного интеллекта (ИИИ)

Москва

Elena E. Agoshkova, student, Department of the Higher Mathematics, Institute of Artificial Intelligence (III)

Moscow

ele.agoshkova@gmail.comhttps://orcid.org/0009-0003-9116-6515РябчиковаА. М.RyabchikovaA. M.

Рябчикова Анна Михайловна, сотрудник кафедры электрической робототехники

Москва

Anna M. Ryabchikova, Staff Member, Department of Electrical Robotics

Moscow 

ryabchikova.am@mipt.ruhttps://orcid.org/0009-0007-6152-7614КалитникА. А.KalitnikA. A.

Калитник Алина Алексеевна, студент кафедры биофизики Физтех-школы физики и исследований имени Ландау (ЛФИ)

Москва

Alina A. Kalitnik, student, Department of the Biophysics, Landau School of Physics and Research, Moscow Institute of Physics and Technology (National Research University)

Moscow

kalitnik.aa@phystech.eduhttps://orcid.org/0009-0005-1481-080XХодаковскийИ. А.KhodakovskiyI. A.

Ходаковский Игорь Александрович, руководитель проектов особого конструкторского бюро №1

Москва

Igor A. Khodakovsky, Project Manager, Special Design Bureau No.1

Moscow

mipt05@mail.ruРоссийский университет медициныРоссияRussian University of MedicineRussian FederationМИРЭА – Российский технологический университетРоссияMIREA – Russian Technological UniversityRussian FederationМосковский физико-технический институт (национальный исследовательский университет)РоссияMoscow Institute of Physics and Technology (National Research University)Russian Federation202501082025252159170Copyright © Миннахметова Д.Р., Топольницкий О.З., Дудецкий А.Д., Панченко И.М., Глухонемых Е.Е., Баринова А.А., Агошкова Е.Е., Рябчикова А.М., Калитник А.А., Ходаковский И.А., 20252025Миннахметова Д.Р., Топольницкий О.З., Дудецкий А.Д., Панченко И.М., Глухонемых Е.Е., Баринова А.А., Агошкова Е.Е., Рябчикова А.М., Калитник А.А., Ходаковский И.А.Minnakhmetova D.R., Topolnitsky O.Z., Dudetsky A.D., Panchenko I.M., Glukhonemykh E.E., Barinova A.A., Agoshkova E.E., Ryabchikova A.M., Kalitnik A.A., Khodakovskiy I.A.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.detstom.ru/jour/article/view/910Актуальность

Актуальность. Большое разнообразие методов лечения зачастую ставит специалистов в тупик перед выбором тактики лечения пациента. Создание физико-математической модели позволило изучить биомеханику расширения верхней челюсти для проведения выбора правильной тактики лечения.

Материалы и методы

Материалы и методы. На основании анализа данных КТ челюстно-лицевой области разработан метод физикоматематического моделирования дистракционного остеогенеза, предназначенный для изучения биомеханики расширения верхней челюсти и планирования оперативного вмешательства в рамках челюстно-лицевой хирургии.

Результаты

Результаты. Создана физико-математическая модель дистракционного остеогенеза, отображающая биомеханику расширения верхней челюсти при проведении дистракционного остеогенеза, что позволило планировать оперативное вмешательство и учесть риск возникновения рецидива.

Заключение

Заключение. Моделирование успешно применено для совершенствования лечения трансверзальных зубочелюстных аномалий в детском возрасте с применением метода дистракционного остеогенеза.

Relevance

Relevance. The wide range of available treatment methods often complicates the selection of an appropriate therapeutic strategy. The developed physicomathematical model enabled investigation of maxillary expansion biomechanics and supported the selection of an appropriate treatment approach.

Materials and methods

Materials and methods. Based on an analysis of craniofacial computed tomography (CT) data, a physicomathematical modeling method for distraction osteogenesis was developed to study the biomechanics of maxillary expansion and to facilitate surgical planning in maxillofacial surgery.

Results

Results. A physicomathematical model of distraction osteogenesis was developed that simulates the biomechanics of maxillary expansion during the distraction process. This model supports surgical planning and enables assessment of relapse risk.

Conclusion

Conclusion. The proposed modeling approach proved effective in optimizing treatment planning for transverse dentofacial anomalies in pediatric patients undergoing distraction osteogenesis.

физико-математическая модельдистракционный остеогенезпланирование оперативного вмешательстваphysicomathematical modeldistraction osteogenesissurgical planningReferencesМихайлова АС, Юдинцев МА. Распространенность зубочелюстных аномалий и деформаций у детей и подростков в Российской Федерации. Молодой ученый. 2021;(21):148-151. Режим доступа: https://moluch.ru/archive/363/81430/Mikhailova AS, Yudintsev MA. Prevalence of dentoalveolar anomalies and deformities in children and adolescents in the Russian Federation. Young Scientist. 2021;(21):148-151 (In Russ.). Available from: https://moluch.ru/archive/363/81430/Гордина ГС, Глушко АВ, Клипа ИА, Дробышев АЮ, Серова НС, Фоминых ЕВ. Применение данных компьютерной томографии в диагностике и лечении пациентов с аномалиями зубочелюстной системы, сопровождающимися сужением верхней челюсти. Медицинская визуализация. 2014;(3):104-113. Режим доступа: https://medvis.vidar.ru/jour/article/view/54/0Gordina GS, Glushko AV, Klipa IA, Drobyshev AYu, Serova NS, Fomynikh EV. The Use of Computed Tomography Data in Diagnosis and Treatment of Patients with Malocclusion Accompanied by the Narrowing of the Maxilla. Medical Visualization. 2014;(3):104-113 (In Russ.). Available from: https://medvis.vidar.ru/jour/article/view/54/0Базан АА, Дробышева НС. Анализ данных литературы о методиках расширения верхней челюсти. Эндодонтия Today. 2024;22(3):259-265. doi: 10.36377/ET-0038Bazan AA, Drobysheva NS. Analysis of literature about methods of maxillary expansion. Endodontics Today. 2024;22(3):259-265 (In Russ.). doi: 10.36377/ET-0038Лосев ФФ, Арсенина ОИ, Шугайлов ИА, Попова НВ, Махортова ПИ, Попова АВ. Алгоритмы ортодонтического лечения пациентов с сужением верхней челюсти на основании стадий формирования срединного небного шва. Стоматология. 2022;101(2):52–62. doi: 10.17116/stomat202210102152Losev FF, Arsenina OI, Shugaylov IA, Popova NV, Makhortova PI, Popova AV. Algorithms for orthodontic treatment of patients with maxillary constriction based on the stages of formation of the palatal suture. Stomatology. 2022;101(2):52 62 (In Russ.). doi: 10.17116/stomat202210102152Слабковская АБ. Принципы лечения трансверсальных аномалий окклюзии у детей. Российская стоматология. 2010;3(1):40-44. Режим доступа: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=23341238Slabkovskaia AB. Principles of treatment for children with transversal abnormalities of occlusion. Russian journal of stomatology. 2010;3(1):40-44 (In Russ.). Available from: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=23341238Слабковская АБ, Персин ЛС. Алгоритмы диагностики аномалий трансверсальной окклюзии. Ортодонтия. 2007;(3):79. Режим доступа: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=9606118Slabkovskaia AB, Persin LS. Algorithms for diagnosing anomalies of transversal occlusion. Ortodontiya. 2007;(3):79 (In Russ.). Available from: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=9606118Angelieri F, Cevidanes LH, Franchi L, Gonçalves JR, Benavides E, McNamara JA Jr. Midpalatal suture maturation: classification method for individual assessment before rapid maxillary expansion. Am J Orthod Dentofacial Orthop. 2013;144(5):759-769. doi: 10.1016/j.ajodo.2013.04.022Angelieri F, Cevidanes LH, Franchi L, Gonçalves JR, Benavides E, McNamara JA Jr. Midpalatal suture maturation: classification method for individual assessment before rapid maxillary expansion. Am J Orthod Dentofacial Orthop. 2013;144(5):759-769. doi: 10.1016/j.ajodo.2013.04.022Андреищев АР, Мишустина ЮВ. Остеотомия срединного нёбного шва (щадящая остеотомия верхней челюсти). Институт стоматологии. 2013;(4):42-45. Режим доступа: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=22988414Andreishchev AR, Mishustina JV. Osteotomy of the median palatine suture (sparing osteotomy in the maxilla). The Dental Institute. 2013;(4):42-45 (In Russ.). Available from: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=22988414Кожевникова ЛА, Джабраилова ГД, Абдулкеримова СМ, Керимова КН, Пильщикова ОВ, Слонова ВМ, Геворкян АА. Сравнительный анализ методик расширения верхней челюсти с использованием ортодонтических аппаратов. Эндодонтия Today. 2019;17(4):58-62. doi: 10.36377/1683-2981-2019-17-4-58-62Kozhevnikova LA, Dzhabrailova GD, Abdulkerimova SM, Kerimova KN, Pilshchikova OV, Slonova VM, Gevorkyan AА. Comparative analysis of maxillary expansion techniques using orthodontic appliances. Endodontics Today. 2019;17(4):58-62 (In Russ.). doi: 10.36377/1683-2981-2019-17-4-58-62Симакова АА, Гизоева ЕА, Гаспарян КА, Гржибовский АМ, Горбатова МА. Применение метода быстрого небного расширения в разных возрастных группах: обзор клинических случаев. Наука и здравоохранение. 2022;24(1):207-211. doi: 10.34689/SH.2021.24.1.023Simakova AA, Gizoeva EA, Gasparyan KA, Grijbovski AM, Gorbatova MA. Rapid maxillary expansion in different age-groups: a case-series presentation. Science & Healthcare. 2022;24(1):207-211 (In Russ.). doi: 10.34689/SH.2021.24.1.023Попова НВ, Арсенина ОИ, Махортова ПИ, Попова АВ, Шугайлов ИА. Комбинированное ортодонто-хирургическое лечение взрослых пациентов с зубочелюстными аномалиями и деформациями зубных рядов. Стоматология. 2020;99(2):66 78. doi: 10.17116/stomat20209902166Popova NV, Arsenina OI, Makhortova PI, Popova AV, Shugaĭlov IA. Complex orthodontic-surgical rehabilitation of adults with malocclusions and deformations in dentition. Stomatology. 2020;99(2):66 78 (In Russ.). doi: 10.17116/stomat20209902166Токаревич ИВ, Хомич АС. Особенности быстрого расширения верхней челюсти аппаратами с опорой на зубы. Современная стоматология. 2017;(3):4-7. Режим доступа: https://cyberleninka.ru/article/n/osobennosti-bystrogo-rasshireniya-verhney-chelyusti-apparatami-soporoy-na-zubyTakarevich IV, Khomich AS. Effects of tooth-borne rapid maxillary expansion. Sovremennaya stomatologiya. 2017;(3):4-7 (In Russ.). Available from: https://cyberleninka.ru/article/n/osobennosti-bystrogo-rasshireniya-verhney-chelyusti-apparatami-soporoy-na-zubyТокаревич ИВ, Хомич АС. Оценка параметров скелетного расширения верхней челюсти аппаратами с разными типами опоры. Современная стоматология. 2018;(2):44-50. Режим доступа: https://cyberleninka.ru/article/n/otsenka-parametrov-skeletnogo-rasshireniya-verhney-chelyusti-apparatami-s-raznym-tipom-oporyTakarevich IV, Khomich AS. Evaluation of parameters of skeletal maxillary expansion achieved with tooth- and bone-borne expanders. Sovremennaya stomatologiya. 2018;(2):44-50 (In Russ.). Available from: https://cyberleninka.ru/article/n/otsenka-parametrov-skeletnogo-rasshireniya-verhney-chelyusti-apparatami-s-raznym-tipom-oporyТокаревич ИВ, Хомич АС. Результаты клинического применения накостного экспандера для быстрого расширения верхней челюсти. Стоматологический журнал. 2018;19(4):294-298. Режим доступа: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=38186186&Takarevich I, Khomich A. Results of clinical application of bone-borne maxillary expander. Stomatologicheskij zhurnal. 2018;19(4):294-298 (In Russ.). Available from: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=38186186&Яременко АИ, Чибисова МА, Зубарева АА, Ланина АН, Пахомова НВ, Грачев ДИ. Минимально инвазивное хирургическое расширение верхней челюсти у взрослых пациентов за счет применения аппарата с накостной фиксацией. Институт стоматологии. 2022;(1):16-17. Режим доступа: https://elibrary.ru/item.asp?id=48213662Yaremenko AI, Chibisova MA, Zubareva AA, Lanina AN, Pakhomova NV, Grachev DI. Minimally invasive surgical expansion of the upper jaw in adult patients using a device with bone fixation. The Dental institute. 2022;(1):16-17 (In Russ.). Available from: https://elibrary.ru/item.asp?id=48213662Андреищев АР, Горбань ВВ, Рудоман СО, Годин ГВ, Кривошеин ВВ. Хирургически ассоциированное расширение верхней и нижней челюстей в амбулаторных условиях. Современная стоматология. 2022;(4):31-36. Режим доступа: https://cyberleninka.ru/article/n/hirurgicheski-assotsiirovannoe-rasshirenie-verhney-i-nizhney-chelyustey-v-ambulatornyh-usloviyahAndreishchev AR, Gorban VV, Rudoman SO, Godin GV, Krivoshein VV. Surgically associated expansion of the maxilla and mandible in the outpatient clinic. Sovremennaya stomatologiya. 2022;(4):31-36 (In Russ.). Available from: https://cyberleninka.ru/article/n/hirurgicheski-assotsiirovannoe-rasshirenie-verhney-i-nizhney-chelyustey-v-ambulatornyh-usloviyahКлипа ИА, Дробышев АЮ, Дробышева НС, Козлова АВ, Водахова АА. Хирургическое расширение верхней челюсти в комплексном лечении взрослых пациентов с гнатическими формами зубочелюстных аномалий. Dental Forum. 2012;(3):45-46. Режим доступа: https://elibrary.ru/item.asp?id=17735396Klipa IA, Drobyshev AY, Drobysheva NS, Kozlova AV, Vodakhova AA. Surgical expansion of the maxilla in the complex treatment of adult patients with gnathic forms of dentoalveolar anomalies. Dental Forum. 2012;(3):45-46. Available from: https://elibrary.ru/item.asp?id=17735396Николаев АВ, Андреищев АР, Кутукова СИ. Сравнение биомеханики хирургически ассоциированного расширения неба при использовании дистракционных аппаратов с назубным и накостным типами фиксации. Стоматология. 2017;96(5):48‑55. doi: 10.17116/stomat201796548-55Nikolaev AV, Andreishchev AR, Kutukova SI. Comparative biomechanical study of surgically assisted rapid palatal expansion with tooth-borne and bone-borne expanders. Stomatology. 2017;96(5):48‑55 (In Russ.). doi: 10.17116/stomat201796548-55Николаев АВ, Попов СА, Сатыго ЕА. Сравнение результатов аппаратурно-хирургического расширения верхней челюсти с применением различных видов дистанционных аппаратов. Институт стоматологии. 2019;(4):62-63. https://instom.spb.ru/catalog/article/14161/Nikolaev AV, Popov SA, Satygo EA. Comparison of the surgically assisted rapid palatal expansion results using diff erent types of expansion appliances. The Dental institute. 2019;(4):62-63 (In Russ.). Available from: https://instom.spb.ru/catalog/article/14161/Jensen T, Rodrigo-Domingo M. Surgically assisted rapid maxillary expansion (SARME) with or without intraoperative releasing of the nasal septum. Oral Surg Oral Med Oral Pathol Oral Radiol. 2017;123(3):e85-e90. doi: 10.1016/j.oooo.2016.10.003Jensen T, Rodrigo-Domingo M. Surgically assisted rapid maxillary expansion (SARME) with or without intraoperative releasing of the nasal septum. Oral Surg Oral Med Oral Pathol Oral Radiol. 2017;123(3):e85-e90 doi: 10.1016/j.oooo.2016.10.003Kayalar E, Schauseil M, Kuvat SV, Emekli U, Fıratlı S. Comparison of tooth-borne and hybrid devices in surgically assisted rapid maxillary expansion: A randomized clinical cone-beam computed tomography study. J Craniomaxillofac Surg. 2016;44(3):285-293. doi: 10.1016/j.jcms.2015.12.001Kayalar E, Schauseil M, Kuvat SV, Emekli U, Fıratlı S. Comparison of tooth-borne and hybrid devices in surgically assisted rapid maxillary expansion: A randomized clinical cone-beam computed tomography study. J Craniomaxillofac Surg. 2016;44(3):285-293. doi: 10.1016/j.jcms.2015.12.001Loriato L, Ferreira CE. Surgically-assisted rapid maxillary expansion (SARME): indications, planning and treatment of severe maxillary deficiency in an adult patient. Dental Press J Orthod. 2020;25(3):73-84. doi: 10.1590/2177-6709.25.3.073-084.bboLoriato L, Ferreira CE. Surgically-assisted rapid maxillary expansion (SARME): indications, planning and treatment of severe maxillary deficiency in an adult patient. Dental Press J Orthod. 2020;25(3):73-84. doi: 10.1590/2177-6709.25.3.073-084.bboPereira MD, de Abreu RA, Prado GP, Ferreira LM. Strategies for surgically assisted rapid maxillary expansion according to the region of transverse maxillary deficiency. Int J Oral Maxillofac Surg. 2012;Sep;41(9):1127-30. doi: 10.1016/j.ijom.2012.03.028Pereira MD, de Abreu RA, Prado GP, Ferreira LM. Strategies for surgically assisted rapid maxillary expansion according to the region of transverse maxillary deficiency. Int J Oral Maxillofac Surg. 2012;Sep;41(9):1127-30. doi: 10.1016/j.ijom.2012.03.028Тарасюк ИА, Кравчук АС. Вычисление эффективных параметров упругости в среднем изотропных композиционных тел в случае записи закона Гука для тензора деформаций по Коши. APRIORI. Серия: Естественные и технические науки. 2015;(3):29. Режим доступа: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=23653191Tarasyuk IA, Kravchuk AS. Calculation of effective elastic parameters for isotropic composite body in the case of application of Hooke’s law for the cauchy strain tensor. APRIORI. Seriya: Estestvennye i tehnicheskie nauki. 2015;(3):29 (In Russ.). Available from: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=23653191Arahira T, Todo M. Biomechanical Analysis of Jaw Bone with Cyst Using CT-Image Based Finite Element Method. Dent Res Oral Health. 2018;1(2):7-16. doi: 10.26502/droh.002Arahira T, Todo M. Biomechanical Analysis of Jaw Bone with Cyst Using CT-Image Based Finite Element Method. Dent Res Oral Health. 2018;1(2):7-16. doi: 10.26502/droh.002Keyak JH, Rossi SA, Jones KA, Skinner HB. Prediction of femoral fracture load using automated finite element modeling. J Biomech. 1998;31(2):125-133. doi: 10.1016/s0021-9290(97)00123-1Keyak JH, Rossi SA, Jones KA, Skinner HB. Prediction of femoral fracture load using automated finite element modeling. J Biomech. 1998;31(2):125-133. doi: 10.1016/s0021-9290(97)00123-1

The authors declare that there are no conflicts of interest present.