Model-driven acquisition / Acquisition conduite par le modèle Biomechanical models to simulate consequences of maxillofacial surgery

This paper presents the biomechanical finite element models that have been developed in the framework of the computer-assisted maxillofacial surgery. After a brief overview of the continuous elastic modelling method, two models are introduced and their use for computer-assisted applications discussed. The first model deals with orthognathic surgery and aims at predicting the facial consequences of maxillary and mandibular osteotomies. For this, a generic three-dimensional model of the face is automatically adapted to the morphology of the patient by the mean of elastic registration. Qualitative simulations of the consequences of an osteotomy of the mandible can thus be provided. The second model addresses the Sleep Apnoea Syndrome. Its aim is to develop a complete modelling of the interaction between airflow and upper airways walls during breathing. Dynamical simulations of the interaction during a respiratory cycle are computed and compared with observed phenomena. To cite this article: Y. Payan et al., C. R. Biologies 325 (2002) 407–417. © 2002 Académie des sciences / Éditions scientifiques et médicales Elsevier SAS finite element modelling / computer-assisted surgery / sleep apnoea syndrome / plastic and maxillofacial surgery Résumé – Modèles biomécaniques pour simuler les conséquences des chirurgies maxillo-faciales. Ce papier introduit deux modèles biomécaniques développés dans un cadre de chirurgie maxillo-faciale assistée par ordinateur. Après un rapide résumé des outils de modélisation utilisés, ces modèles biomécaniques sont présentés, puis leurs résultats discutés. Le premier modèle touche la chirurgie othognathique et vise à prédire les conséquences des ostéotomies maxillaires et mandibulaires. Pour cela, un modèle tridimensionnel générique de la face est automatiquement adapté (par recalage élastique) à la morphologie du patient. Ce modèle est alors utilisé pour simuler de manière qualitative les conséquences d’ostéotomies mandibulaires. Le second modèle vise l’étude du syndrome d’apnées du sommeil. Il s’agit de développer un modèle réaliste de l’interaction entre flux d’air et parois déformables des voies aériennes supérieures. Des simulations numériques sont présentées et qualitativement comparées à des mesures faites sur patient, au cours de cycles respiratoires. Pour citer cet article : Y. Payan et al., C. R. Biologies 325 (2002) 407–417. © 2002 Académie des sciences / Éditions scientifiques et médicales Elsevier SAS modélisation par éléments finis / chirurgie assistée par ordinateur / syndrome d’apnées du sommeil / chirurgie plastique et maxillo-faciale *Correspondence and reprints. E-mail address: [email protected] (Y. Payan). 407 C. R. Biologies 325 (2002) 407–417 © 2002 Académie des sciences / Éditions scientifiques et médicales Elsevier SAS. Tous droits réservés S1631069102014439/FLA