In situ carico di compressione e Correlativo imaging non invasiva del Bone-parodontale legamento-dente Fibrosa comune

Summary

In questo studio, sarà discusso l'uso di un dispositivo in situ loading accoppiato con tomografia micro-computerizzata a raggi X per la biomeccanica articolare fibrosi. Letture sperimentali identificabili con una variazione complessiva delle biomeccanica articolare saranno: 1) forza reazionaria contro lo spostamento, vale a dire lo spostamento del dente nella presa alveolare e la sua risposta reazionaria a carico, 2) tridimensionale (3D) configurazione spaziale e morfometria, cioè geometrico rapporto del dente con la presa alveolare, e 3) variazioni letture 1 e 2 a causa di un cambiamento di asse, cioè carichi concentrici o eccentrici.

Abstract

Questo studio dimostra un protocollo di test nuovi biomeccanica. Il vantaggio di questo protocollo prevede l'uso di un dispositivo in situ carico accoppiato ad un microscopio a raggi X ad alta risoluzione, permettendo la visualizzazione di elementi strutturali interne sotto carichi fisiologici simulati e bagnata. I campioni sperimentali comprenderanno legamento osso parodontale integro (PDL)-dente articolazioni fibrose. I risultati illustrano tre caratteristiche importanti del protocollo in quanto possono essere applicate alla biomeccanica livello di organi: 1) forza reazionaria vs spostamento: lo spostamento del dente nella presa alveolare e la sua risposta reazionaria a carico, 2) tridimensionale (3D) configurazione spaziale e morfometria: relazione geometrica del dente con la presa alveolare, e 3) variazioni di letture 1 e 2, a causa di un cambiamento di asse, cioè dal concentrico a carichi eccentrici. Efficacia del protocollo proposto sarà valutata mediante accoppiamento meccanico teletture Sting morfometria 3D e biomeccanica complessive del giunto. Inoltre, questa tecnica risalto sulla necessità di equilibrare condizioni sperimentali, carichi specificamente reazionarie precedentemente all'acquisizione tomogrammi di articolazioni fibrose. Va osservato che il protocollo proposto è limitato al test campioni ex vivo sotto condizioni, e che l'uso di agenti di contrasto per visualizzarne la risposta meccanica dei tessuti molli potrebbe portare a conclusioni errate circa tessuto e livello organo biomeccanica.

Introduction

Diversi metodi sperimentali continuano ad essere utilizzati per studiare la biomeccanica delle articolazioni diartrodiali e fibrosi. Metodi specifici per la biomeccanica organo dente includono l'uso di estensimetri ^1-3, metodi fotoelasticità ^{4, 5,} Moiré interferometria ^{6, 7,} elettronico modello speckle interferometria ^8, e la correlazione di immagini digitali (DIC) ^9-14. In questo studio, l'approccio innovativo comprende non invasivo utilizzando raggi X per esporre le strutture interne di un giunto fibroso (tessuti mineralizzati e le loro interfacce costituiti da zone più morbide, e interfacciamento tessuti come legamenti) con carichi equivalenti a condizioni in vivo. Verrà utilizzato un dispositivo situ loading accoppiato ad un microscopio micro-X-ray. Il carico-tempo e le curve carico-spostamento saranno raccolte come il molare di interesse all'interno di un ratto emi-mandibola appena raccolto viene caricato. Il main obiettivo dell'approccio presentato in questo studio è sottolineare l'effetto della morfologia tridimensionale del dente-osso dal confronto a: 1) vuoto e quando caricato, e quando 2) concentricamente ed eccentricamente caricati. Eliminando la necessità di esemplari di taglio, e per eseguire esperimenti sugli interi organi intatti in condizioni di bagnato consentirà la massima conservazione dello stato di stress in 3D. Si apre una nuova area di ricerca nella comprensione dei processi dinamici del complesso sotto diversi scenari di carico.

In questo studio, i metodi di biomeccanica test PDL all'interno di un giunto fibroso intatto di un ratto Sprague Dawley, una joint considerato come un ottimo sistema modello bioingegneria saranno dettagliati. Gli esperimenti comprenderanno la simulazione dei carichi della masticazione in condizioni idratati, al fine di sottolineare tre importanti caratteristiche del giunto come si riferiscono alla biomeccanica livello di organi. I tre punti comprendono: 1) forza reazionaria vs spostamento:spostamento dente all'interno della presa alveolare e la sua risposta reazionaria al carico, 2) tridimensionale (3D) configurazione spaziale e morfometria: relazione geometrica del dente con la presa alveolare, e 3) variazioni letture 1 e 2, a causa di un cambiamento nella asse di carico, cioè da concentrica a carichi eccentrici. Le tre letture fondamentali della tecnica proposta può essere applicata per indagare la natura adattiva giunti nei vertebrati a causa di cambiamenti di esigenze funzionali, e / o malattia. Le variazioni nelle previsioni di cui sopra, in particolare la correlazione tra i carichi reazionari con spostamento, e la conseguente carico di tempo e di carico-spostamento curve reazionari a differenti tassi di carico possono essere applicati per evidenziare i cambiamenti globali nel biomeccanica articolare. Efficacia del protocollo proposto sarà valutata mediante accoppiamento letture prove meccaniche di morfometria 3D e biomeccanica complessive del giunto.

Protocol

Stabulazione degli animali e l'eutanasia: Tutti gli animali utilizzati in questa manifestazione sono stati alloggiati in condizioni esenti da organismi patogeni in accordo con le linee guida della cura degli animali e uso Comitato Istituzionale (IACUC) e l'Istituto Nazionale della Salute (NIH). Fornire gli animali con lo standard hard-pellet ratto chow e ad acqua lib. Euthanize animali attraverso un metodo in due fasi di asfissia anidride carbonica, toracotomia bila…

Representative Results

Stima di carico dispositivo "gioco", "push back", rigidità, e la deriva del sistema sotto un carico costante Backlash: Tra carico e scarico porzioni del ciclo, esiste una pausa di 3 secondi durante i quali retromarce nel motore prima vera scarico comincia, cioè come il campione si allontana dalla ganascia superiore (Figura 3). Questo periodo viene indicato come un gioco nel sistema, che rappresenta un intervall…

Discussion

Il primo passo per stabilire questo protocollo coinvolto valutare la rigidità del telaio di carico utilizzando un corpo rigido. Sulla base dei risultati, la rigidità era significativamente superiore che consente l'utilizzo del dispositivo di caricamento per ulteriori test di campioni con valori di rigidezza significativamente più bassi. Il secondo passo evidenziato la capacità dello strumento di distinguere diversi valori di rigidità utilizzando due fasi della curva carico-scarico generati utilizzando un corpo …

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