In situ à la compression de chargement et d'imagerie non invasive corrélative de l'os-ligament parodontal-dent Fort commune

Summary

Dans cette étude, l'utilisation d'un dispositif de chargement in situ couplée à la tomographie micro-ordinateur à rayons X pour la biomécanique articulaire fibreux en sera discuté. Lectures expérimentales identifiables avec un changement global de la biomécanique articulaire seront les suivants: 1) les forces réactionnaires en fonction du déplacement, c'est-dent déplacement dans l'alvéole et sa réponse réactionnaire à charge, 2) en trois dimensions (3D) configuration spatiale et morphométriques, soit géométrique relation de la dent avec l'alvéole, et 3) les changements dans les affichages 1 et 2 en raison d'un changement dans l'axe de chargement, c'est à dire les charges concentriques ou excentriques.

Abstract

Cette étude démontre un protocole de test de nouveaux biomécanique. L'avantage de ce protocole comprend l'utilisation d'un dispositif de chargement in situ couplée à un microscope à haute résolution des rayons X dans, permettant ainsi la visualisation des éléments structurels internes au titre des charges physiologiques simulées et des conditions humides. Échantillons expérimentaux comprendront intact ligament à l'os parodontal (PDL)-dent articulations fibreuses. Résultats illustrent trois aspects importants du protocole car ils peuvent être appliqués à la biomécanique au niveau d'organes: 1) la force réactionnaire en fonction du déplacement: dent déplacement dans l'alvéole et sa réponse réactionnaire à charge, 2) en trois dimensions (3D) configuration spatiale et morphométriques: la relation géométrique de la dent avec l'alvéole, et 3) les changements dans les affichages 1 et 2 en raison d'un changement dans l'axe de chargement, c'est à dire à partir de concentrique aux charges excentrées. L'efficacité du protocole proposé sera évaluée en couplant te mécaniquepiqûre lectures à la morphométrie 3D et de la biomécanique ensemble de la commune. En outre, cette technique mettra l'accent sur la nécessité d'équilibrer les conditions expérimentales, des charges particulièrement réactionnaires avant d'acquérir des tomographies de joints fibreux. Il convient de noter que le protocole proposé est limité à l'analyse des échantillons sous des conditions ex vivo, et que l'utilisation d'agents de contraste pour visualiser les tissus mous réponse mécanique pourrait conduire à des conclusions erronées sur la biomécanique des tissus et au niveau des organes.

Introduction

Plusieurs méthodes expérimentales continuent d'être utilisés pour étudier la biomécanique de diarthroses et fibreux. Les méthodes spécifiques pour la biomécanique d'organes de dents comprennent l'utilisation de jauges de contrainte ^{de 1 à 3,} les méthodes de photoélasticité ^{4, 5,} l'interférométrie de moiré ^{6, 7,} électronique mouchetis interférométrie ^8, et de la corrélation d'images numériques (DIC) ^9-14. Dans cette étude, l'approche novatrice comprend imagerie non invasive utilisant des rayons X d'exposer les structures internes d'un joint fibreux (tissus minéralisés et de leurs interfaces, comprenant des zones plus doux, et l'interfaçage des tissus tels que les ligaments) à des charges équivalentes à des conditions in vivo. Un dispositif de chargement in situ dans un microscope couplé à micro-rayons X est utilisé. Le temps de charge et courbes charge-déplacement seront recueillies que la molaire d'intérêt au sein d'un hémi-mandibule rat fraîchement récolté est chargé. Le main objectif de l'approche présentée dans cette étude est de mettre l'accent sur l'effet de la morphologie tridimensionnelle de la dent à l'os en comparant les conditions à: 1) pas de charge et lorsqu'il est chargé, et quand 2) concentrique et de façon excentrée. Éliminant ainsi la nécessité pour les spécimens coupés, et de réaliser des expériences sur les organes entières intactes dans des conditions humides permettra de préserver au maximum de l'état de contrainte 3D. Cela ouvre un nouveau champ d'investigation dans la compréhension des processus dynamiques du complexe sous différents scénarios de chargement.

Dans cette étude, les méthodes de test biomécanique de PDL au sein d'une joint fibreux intact d'un rat Sprague Dawley, une collaboration considérée comme un système modèle de la bio-ingénierie optimale seront détaillées. Expériences comprennent la simulation de charges de mastication dans des conditions hydratées afin de mettre en évidence trois caractéristiques importantes de la commune en ce qui concerne à la biomécanique au niveau des organes. Les trois points seront les suivants: 1) les forces réactionnaires en fonction du déplacement:dent déplacement dans l'alvéole et sa réponse réactionnaire à charge, 2) en trois dimensions (3D) configuration spatiale et morphométriques: relation géométrique de la dent avec l'alvéole, et 3) les changements dans les affichages 1 et 2 en raison d'un changement de axe de chargement, c'est à dire à partir de concentrique aux charges excentrées. Les trois lectures fondamentaux de la technique proposée peut être appliquée pour étudier la nature adaptative des articulations chez les vertébrés, soit en raison de changements dans les demandes fonctionnelles et / ou de la maladie. Changements dans les affichages mentionnés ci-dessus, en particulier la corrélation entre les charges réactionnaires de déplacement, et résultant courbes réactionnaires charge à temps et charge-déplacement à différents taux de charge peuvent être appliquées pour mettre en évidence les changements globaux dans la biomécanique articulaire. L'efficacité du protocole proposé sera évaluée en couplant lectures d'essais mécaniques de morphométrie 3D et de la biomécanique ensemble de la commune.

Protocol

Logement des animaux et de l'euthanasie: Tous les animaux utilisés à cette manifestation ont été logés dans des conditions exemptes d'agents pathogènes, conformément aux lignes directrices de l'entretien et l'utilisation des animaux Commission institutionnelle (IACUC) et l'Institut national de la santé (NIH). Offrir aux animaux pour rats dur culot standard et de l'eau ad lib. Euthanasier les animaux par une méthode en deux étapes de dioxyde de carbo…

Representative Results

Estimation de la charge dispositif "jeu", "refoulement", la raideur et la dérive du système sous une charge constante Backlash: Entre chargement et de déchargement des parties du cycle, il existe une pause de 3 sec au cours de laquelle se prépare inverse dans le moteur avant le déchargement commence vrai, à savoir que l'échantillon s'éloigne de la mâchoire supérieure (Figure 3). Cette période e…

Discussion

La première étape dans l'établissement de ce protocole a consisté à évaluer la rigidité du cadre de chargement à l'aide d'un corps rigide. D'après les résultats, la rigidité était significativement plus élevée permettant l'utilisation du dispositif de chargement pour un test supplémentaire d'échantillons avec des valeurs de rigidité nettement plus faibles. La deuxième étape a mis en évidence la capacité de l'instrument de distinguer différentes valeurs de rigidité à l&…

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