באתר טוען לחיצה והדמיה לא פולשנית המצטרף של רצועת שן עצם חניכיים סיבית המשותפת
Summary
במחקר זה, השימוש במכשיר טעינת אתרו בשילוב עם טומוגרפיה מיקרו רנטגן שחושב לביומכניקה המשותפת סיבית יידון. קריאות ניסיוניות לזיהוי עם שינוי כולל ביומכניקה המשותפת תכלול: 1) כוח הריאקציוני לעומת עקירה, כלומר עקירת שן בתוך שקע מכתשיים והתגובה ריאקציונרית שלה לטעינה, 2) תלת ממדים (3D) בתצורה וmorphometrics מרחבית, כלומר גיאומטרי מערכת יחסים של השן עם שקע מכתשיים, ו3) שינויים בקריאות 1 ו -2 עקב שינוי בציר טעינה, כלומר המון קונצנטריים או אקסצנטרי.
Abstract
מחקר זה מדגים פרוטוקול בדיקת ביומכניקה רומן. היתרון של פרוטוקול זה כולל את השימוש במכשיר טעינת אתרו מצמידים את מיקרוסקופ רנטגן ברזולוציה גבוהה, ובכך לאפשר הדמיה של אלמנטים מבניים פנימיים תחת עומסים פיסיולוגיים מדומים ותנאים רטובים. דגימות ניסוי תכלול ברצועות עצם חניכיים בשלמות מפרקים סיביים (PDL) שן. תוצאות תמחשנה שלוש תכונות חשובות של הפרוטוקול כפי שהם יכולים להיות מיושמים לביומכניקה של רמת איברים: 1) כוח הריאקציוני לעומת עקירה: עקירת שן בתוך שקע מכתשיים והתגובה ריאקציונרית שלה לטעינה, 2) תלת ממדים (3D) בתצורה המרחבית וmorphometrics: יחסים גיאומטריים של השן עם שקע מכתשיים, ו3) שינויים בקריאות 1 ו -2 עקב שינוי בציר טעינה, כלומר מקונצנטריים לעומסים אקסצנטריים. יעילות של הפרוטוקול המוצע תוערך על ידי צימוד te המכניקריאות עוקץ לmorphometrics 3D וביומכניקה הכוללת של המפרק. בנוסף, טכניקה זו יושמה דגש על הצורך לאזן תנאי ניסוי, המון במיוחד ריאקציוני לפני רכישת tomograms של מפרקים סיביים. יש לציין כי הפרוטוקול המוצע מוגבל לבדיקת דגימות בתנאי vivo לשעבר, וכי השימוש בסוכנים בניגוד לדמיין תגובה מכאנית של רקמות רכות עלולים להוביל למסקנות שגויות על ביומכניקה של רקמות ורמת איברים.
Introduction
מספר שיטות ניסיוניות ימשיכו לשמש כדי לחקור ביומכניקה של מפרקי diarthrodial והסיביים. שיטות ספציפיות לביומכניקה איבר השן לכלול את השימוש של מודד מתח 1-3, שיטות photoelasticity 4, 5, אינטרפרומטריה moire 6, 7, אינטרפרומטריה דפוס רבב האלקטרונית 8, ומתאם דיגיטלי תמונה (DIC) 9-14. במחקר זה, הגישה החדשנית כוללת הדמיה לא פולשנית באמצעות קרני רנטגן על מנת לחשוף את המבנים הפנימיים של מפרק סיבי (רקמות mineralized והממשקים שלהם מורכבות מאזורים רכים יותר, וממשק רקמות כגון רצועות) בעומסים שווי ערך לin vivo תנאים. מכשיר טעינת אתר במצמיד מיקרוסקופ מיקרו-X-Ray יהיה בשימוש. עומס הזמן ועקומות עומס עקירה ייאספו כטוחן של ריבית בחמים-לסת תחתונה עכברוש טרי שנקטפו נטען. מ 'מטרת עין של הגישה שהוצגה במחקר זה היא להדגיש את ההשפעה של מורפולוגיה תלת ממדית של שיניים עצם על ידי השוואת תנאים ב: 1) אין עומס וכאשר היא עמוסה, וכאשר 2) טעונה מעגלית ואקסצנטרית. ביטול הצורך בדגימות לחתוך, ולבצע ניסויים באיברים שלמים שלמים בתנאים רטובים יאפשר שימור מרבי של מדינת מתח 3D. זה מפותח תחום חדש של חקירה בהבנת תהליכים דינמיים של המתחם בתרחישי טעינה שונים.
במחקר זה, השיטות לביומכניקה PDL בדיקות בתוך מפרק סיבי שלם של עכברוש ספראג Dawley, משותפות נחשב כמערכת מודל bioengineering אופטימלית שיפורטו. ניסויים יכללו סימולציה של עומסי לעיסה בתנאי התייבשות על מנת להדגיש שלוש תכונות חשובות של המפרק ככל שהם מתייחסים לביומכניקה של רמת איברים. שלוש נקודות יכללו: 1) כוח הריאקציוני לעומת עקירה:עקירת שן בתוך שקע מכתשיים והתגובה ריאקציונרית שלה לטעינה, 2) () תצורה תלת ממדי 3D במרחב ובmorphometrics: יחסים גיאומטריים של השן עם שקע מכתשיים, ו3) שינויים בקריאות 1 ו -2 עקב שינוי ב ציר טעינה, כלומר מקונצנטריים לעומסים אקסצנטריים. שלוש קריאות הבסיסיות של הטכניקה המוצעת ניתן ליישם כדי לחקור את טבע ההסתגלות של מפרקי חוליות או בשל שינויים בדרישות פונקציונליות, ו / או מחלה. שינויים בקריאות הנ"ל, במיוחד המתאם בין עומסי ריאקציוני עם עקירה, וכתוצאה מכך עיקולים ריאקציוני עומס זמן ועומס תזוזה בשיעורי העמסה שונים יכולים להיות מיושמים על מנת להדגיש סך שינויים במפרק ביומכניקה. יעילות של הפרוטוקול המוצע תוערך על ידי צימוד readouts בדיקות המכני לmorphometrics 3D וביומכניקה הכוללת של המפרק.
Protocol
Representative Results
Discussion
השלב הראשון בהקמת פרוטוקול זה מעורב הערכת הנוקשות של מסגרת הטעינה באמצעות גוף נוקשה. בהתבסס על התוצאות, הנוקשות היו גבוהות באופן משמעותי המאפשרות שימוש במכשיר הטעינה לבדיקה נוספת של דגימות עם ערכי קשיחות נמוכים באופן משמעותי. הצעד השני הדגיש את היכולת של המכשיר להב?…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
המחברים מודים תמיכה במימון NIH / NIDCR R00DE018212 (SPH), NIH/NIDCR-R01DE022032 (SPH), NIH / NIDCR T32 DE07306 (AJ, הליגה להגנה יהודית), NIH / NCRR S10RR026645, (SPH) ומחלקות למדעי שיניים מונעים ומאחים ו Orofacial מדעים, קליפורניה בסן פרנסיסקו. בנוסף, המחברים מודים Xradia בוגר מלגה (AJ), Xradia Inc, Pleasanton, קליפורניה.
המחברים מודים לד"ר קתרין Grandfield, קליפורניה בסן פרנסיסקו על הסיוע שבלאחר עיבוד של נתונים; בני הזוג. סטיבן ויינר וגילי נוה, מכון ויצמן למדע, רחובות, ישראל, ד"ר רון שחר, אוניברסיטת עברית בירושלים לדיונים המעמיקים ספציפיים להתקן טעינת אתר ב. המחברים גם רוצים להודות לBiomaterials ומתקן Bioengineering microCT הדמיה בקליפורניה בסן פרנסיסקו לשימוש במייקרו XCT והתקן טעינת אתר ב.
Materials
| Bard Parker Blade | BD | MEDC-001054 | |
| AFM metal disk | Ted Pella | 16218 | |
| Polymethyl methacrylate | GC America | N/A | |
| Uni-Etch | Bisco | E5502EBM | |
| Optibond Solo Plus | Kerr Corp | N/A | |
| Filtek Flow | 3M | N/A | |
| Hurculite Ultra | Kerr | 34346 | |
| Tris buffer | Mediatech Inc. | N/A | |
| Articulating paper | |||
| Phosphotungstic Acid | Sigma Aldrich | HT152 |
References
- Popowics, T. E., Rensberger, J. M., Herring, S. W. Enamel microstructure and microstrain in the fracture of human and pig molar cusps. Arch. Oral Biol. 49, 595-605 (2004).
- Jantarat, J., Palamara, J. E., Messer, H. H. An investigation of cuspal deformation and delayed recovery after occlusal loading. J. Dent. 29, 363-370 (2001).
- Jantarat, J., Panitvisai, P., Palamara, J. E., Messer, H. H. Comparison of methods for measuring cuspal deformation in teeth. J. Dent. 29, 75-82 (2001).
- Asundi, A., Kishen, A. A strain gauge and photoelastic analysis of in vivo strain and in vitro stress distribution in human dental supporting structures. Arch. Oral Biol. 45, 543-550 (2000).
- Asundi, A., Kishen, A. Advanced digital photoelastic investigations on the tooth-bone interface. J. Biomed. Opt. 6, 224-230 (2001).
- Wang, R. Z., Weiner, S. Strain-structure relations in human teeth using Moire fringes. J. Biomech. 31, 135-141 (1998).
- Wood, J. D., Wang, R., Weiner, S., Pashley, D. H. Mapping of tooth deformation caused by moisture change using moire interferometry. Dent. Mater. 19, 159-166 (2003).
- Dong-Xu, L., et al. Modulus of elasticity of human periodontal ligament by optical measurement and numerical simulation. Angle Orthod. 81, 229-236 (2011).
- Li, J., Li, H., Fok, A. S., Watts, D. C. Multiple correlations of material parameters of light-cured dental composites. 25, 829-836 (2009).
- Zhang, D., Arola, D. D. Applications of digital image correlation to biological tissues. J. Biomed. Opt. 9, 691-699 (2004).
- Zhang, D., Mao, S., Lu, C., Romberg, E., Arola, D. Dehydration and the dynamic dimensional changes within dentin and and enamel. Dent. Mater. 25, 937-945 (2009).
- Qian, L., Todo, M., Morita, Y., Matsushita, Y., Koyano, K. Deformation analysis of the periodontium considering the viscoelasticity of the periodontal. 25, 1285-1292 (2009).
- Lin, J. D., et al. Biomechanics of a bone-periodontal ligament-tooth fibrous joint. J. Biomech. , (2012).
- Qian, L., Todo, M., Morita, Y., Matsushita, Y., Koyano, K. Deformation analysis of the periodontium considering the viscoelasticity of the periodontal. 25, 1285-1292 (2009).
- Huelke, D. F., Castelli, W. A. The blood supply of the rat mandible. Anat. Rec. 153, 335-341 (1965).
- Chiba, M., Komatsu, K. Mechanical responses of the periodontal ligament in the transverse section of the rat mandibular incisor at various velocities of loading in vitro. J. Biomech. 26, 561-570 (1993).
- Natali, A. N., et al. A visco-hyperelastic-damage constitutive model for the analysis of the biomechanical response of the periodontal ligament. J. Biomech. Eng. 130, (2008).
- Naveh, G. R., Shahar, R., Brumfeld, V., Weiner, S. Tooth movements are guided by specific contact areas between the tooth root and the jaw bone: A dynamic 3D microCT study of the rat molar. J. Struct. Biol. 177, 477-483 (2012).
- Lin, J. D., et al. Biomechanics of a bone-periodontal ligament-tooth fibrous joint. J. Biomech. 46, 443-449 (2013).
- Metscher, B. D. MicroCT for comparative morphology: simple staining methods allow high-contrast 3D imaging of diverse non-mineralized animal tissues. BMC Physiol. 9, 11 (2009).
- Carrillo, F., et al. Nanoindentation of polydimethylsiloxane elastomers: Effect of crosslinking, work of adhesion, and fluid environment on elastic modulus (vol 20, pg 2820). J. Mater. Res. 21, 535-537 (2006).
- Hiiemae, K. M. Masticatory function in the mammals. J. Dent. Res. 46, 883-893 (1967).
- Hunt, H. R., Rosen, S., Hoppert, C. A. Morphology of molar teeth and occlusion in young rats. J. Dent. Res. 49, 508-514 (1970).
- Komatsu, K., Sanctuary, C., Shibata, T., Shimada, A., Botsis, J. Stress-relaxation and microscopic dynamics of rabbit periodontal ligament. J. Biomech. 40, 634-644 (2007).
- Lin, J. D., et al. Biomechanics of a bone-periodontal ligament-tooth fibrous joint. J. Biomech. 46, 443-449 (2013).
- Quintarelli, G., Zito, R., Cifonelli, J. A. On phosphotungstic acid staining. I. J. Histochem. Cytochem. 19, 641-647 (1971).
- Quintarelli, G., Cifonelli, J. A., Zito, R. On phosphotungstic acid staining. II. J. Histochem. Cytochem. 19, 648-653 (1971).
- Quintarelli, G., Bellocci, M., Geremia, R. On phosphotungstic acid staining. IV. Selectivity of the staining reaction. J. Histochem. Cytochem. 21, 155-160 (1973).
- Crabtree, W. N., Murphy, W. M. The value of ethanol as a fixative in urinary cytology. Acta Cytol. 24, 452-455 (1980).
