באתר טוען לחיצה והדמיה לא פולשנית המצטרף של רצועת שן עצם חניכיים סיבית המשותפת
7 במרץ 2014
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 אקסצנ
המטרה הכללית של הליך זה היא למדוד את התגובה הביומכנית של קומפלקס הלחייה השיני. דבר זה מושג תחילה על ידי נתיחה של בעל החיים להסרת חצי לסת תחתית או עליונה שלמה. השלב השני של ההליך הוא קיבוע הדגימה והכנת שטח השן באמצעות בנייה קומפוזיטית לצורך בדיקה מכנית.
השלבים הסופיים כוללים מדידה של המצב הביומכני של הדגימה באמצעות תא עומס ב-C two, ולאחריה סריקה של הדגימה באמצעות מיקרוסקופ רנטגן. בסופו של דבר, התוצאות יכולות להראות שינויים בתגובה הביומכנית של מפרק סיבי, כגון עקב מחלה או תת-תפקוד, בשילוב עם תמונות ברזולוציה גבוהה במצבי העמסה שונים. היתרונות העיקריים של טכניקה זו על פני שיטות קיימות הם שהאיבר נשמר שלם וששיטות הסריקה הן לא פולשניות.
בדרך זו, שדה המאמץ הטבעי של הרצועה נשמר וניתן למדוד את התכונות הביומכניות באופן מדויק. ראשית, השג לסת עליונה או תחתונה מנותחת כפי שמתואר בפרוטוקול. המשך בקיבוע של הדגימה על גבי הבסיס הפלתי באמצעות אקריליק.
הסר כל חומר עודף מקצות הבסיס (stub). לאחר מכן, באמצעות סרגל, יישר את משטחי הסביב (occlusal surfaces) הרלוונטיים כך שיהיו מקבילים לדיסק דגימת המתכת של ה-AFM במישור המזיאלי-דיסטלי, ולאחר מכן במישור הבוקאלי-לינגואלי. באמצעות כלי קהה, צור תעלה המקיפה את הטחונים.
חלק זה משמש כמאגר להידרציה של הרקמה. במהלך שלב הכנת פני השן, השתמש בחומצה פוספורית 35% כדי לבצע תסריג (etching) למשטח האוקלוזלי הרלוונטי למשך 15 שניות. לאחר תום 15 השניות, שטוף את האזור שעבר תסריג ביסודיות עם מים דה-יוניים וייבש את המשטח באמצעות אוויר דחוס כדי למנוע פולימריזציה לא רצויה של הקומפוזיטים.
בצע את מספר השלבים הבאים תחת תאורה סביבתית מינימלית. פזר טיפה של חומר קישור (bonding agent) לתוך שוקעי השן (cusps) הפתוחים. הקשח את חומר הקישור למשך 20 שניות.
בעזרת מנורת פולימריזציה דנטלית ובעזרת להב, גרדו שאריות של חומר הקישור. חשוב לוודא שחומר קומפוזיט עודף אינו גולש לשיניים סמוכות. פעולה זו מונעת ייצוג שגוי של השן בעת דחיסתה אל תוך השקע העצמי.
כעת הניחו שכבה דקה של קומפוזיט דנטלי זרימתי על פני השטח והפיצו אותו לתוך החריצים שבין הטחונות. לאחר ההפצה, חשיף את התרכובת לאור פוטו-פולימריזציה למשך 30 שניות. לאחר מכן, בנו שכבה של שלושה עד ארבעה מילימטרים של קומפוזיט דנטלי על המישור האוקלוזלי הרלוונטי והקשו אותו בחשיפה לאור למשך 30 שניות.
לאחר העלאת עוצמת התאורה, השתמשו בסרגל יישור ובשבב יד במהירות גבוהה עם קידוח יהלום כדי להסיר שאריות קומפוזיט ולהשוות את הצד העליון של בניית הקומפוזיט למשטח שטוח. פעולה זו מבטיחה שהעומס יופעל באופן שווה עם סיום התהליך. אחסנו את הדגימה ב-TBS עם אנטיביוטיקה עד למועד הבדיקה.
כדי לבצע בדיקה מכנית של הדגימה, קבע אותה תחילה בין הסדנים של מכשיר ההעמסה. לאחר מכן, הנח נייר ארטיקולציה על פני השטח של הקומפוזיט. לאחר מכן, הפעל עומס קטן כדי לבדוק את אחידות ההעמסה.
טעינה קונצנטרית מזוהה על ידי התפלגות אחידה של סימונים; כדי לשמור על הדגימה רוויה במהלך הבדיקה, השרו רקמה ב-TBS והניחו אותה סביב הדגימה. כמו כן, מלאו את המאגר החרוט בדגימה ב-TBS. באמצעות התוכנה, החילו עומס שיא וקצב דחיקה כדי לדחוס את השן הטוחנת המקובעת.
בבסיס (stub) של ה-AFM, ניתן לצבוע את הרקמה הרכה באמצעות PTA. כדי לשפר את תמונות ה-x-ray, מלאו PTA בריכוז 5% לתוך carpule בנפח 1.8 מיליליטר. באמצעות מזרק, והזריקו את ה-PTA לאט, במשך חמש דקות, אל תוך מרחב ה-PDL הסמוך לאזור העניין.
חזור על ההזרקה ארבע פעמים נוספות, עד לנפח הזרקה כולל של תשעה מיליליטרים. לאחר השלמת ההזרקות, ניתן להשרות את הדגימה למשך הלילה. ב-PTA לפני ניתוח רנטגן במהלך מחזור ההעמסה, צפויה תקופה של backlash כאשר גלגלי השיניים משנים את תנועתם מסגירה לפתיחה של הלסנפנים.
תהליך זה נמשך כשלוש שניות ונראה ללא קשר לתנאי העמסה. התגובה למשחוק (backlash) זה היא החזקה ביותר במהלך העמסה של גוף קשיח. לשם השוואה, עוצמת התגובה למשחוק היא נמוכה יותר.
בדגימות שיניים עם PDL של עצם, הערכים נמוכים יותר גם בדגימות polymethyl alane, אך לא נמוכים כפי שהם בדגימות שיניים עם PDL של עצם בהשוואה לגופים קשיחים; דגימות ה-complex ו-poly dimethyl suboxane הן גם פחות קשיחות באופן משמעותי. סריקות XCT של דגימה טיפוסית ללא צביעת ST הראו בבירור את הקשר של השן בתוך שקע עצם הלסת. עם זאת, לא ניתן להבחין ברקמה שאינה מינרלית, כגון ה-PDL, ללא שימוש בצבע מעצים.
באמצעות שימוש במגביר ניגודיות כגון PTA, הרקמה הרכה הופכת לנראית בסריקת XCT בהגדלה גבוהה יותר. סיבים הופכים לנראים אפילו בתוך מרחב ה-PDL. ניתן להפעיל עומס על הדגימות באופן אקסיאלי, כפי שמוצג כאן ביחס בין השן לעצם תחת 15 newtons, או להפעיל עומס על דגימות אחרות.
התוצאה האקסצנטרית היא תזוזה מוגברת של השן ותצורת שקע שן השונה מזו שנוצרת בעקבות העמסה קונצנטרית. תרמוגרמות שימשו להשוואת ההשפעה של שתי תוכניות ההעמסה. שתי התוכניות גרמו לתזוזה אנכית של השן, אך העמסה אקסצנטרית הוסיפה נתיב סיבוב נוסף לתנועת השן.
לאחר צפייה בסרטון זה, תהיה לכם הבנה טובה של אופן ההכנה והבדיקה המכנית של קומפלקס דנטלי אובלי (dental ovular complex) באמצעות התקן העמסה ראשוני המשולב עם מיקרוסקופ micro XT.
צפו בתמליל המלא וקבלו גישה לאלפי סרטונים מדעיים
סקירה כללית
מחקר זה דן בתגובה הביומכנית של קומפלקס alveolar השיניים באמצעות מכשיר העמסה in situ ומיקרו-CT (micro-X-ray computed tomography). המחקר מתמקד במדידת כוחות תגובה, קונפיגורציות מרחביות ושינויים מורפומטריים בתגובה לתנאי העמסה משתנים.
מרכיבי מפתח של המחקר
תחום המדע
- ביומכניקה
- מחקר דנטלי
- טכניקות דימות
רקע
- הקומפלקס האלבולרי הדנטלי חיוני להבנת ביומכניקה של מפרקים.
- שיטות קיימות עשויות שלא לספק תובנות לא פולשניות לגבי תגובות ביומכניות.
- טכניקות דימות ברזולוציה גבוהה יכולות לשפר את ההבנה של מכניקת המפרקים.
- מפרקים סיביים עשויים להראות שינויים עקב מחלה או עומס מכני.
מטרת המחקר
- למדידת התגובה הביומכנית של מפרקים סיביים במכלול האלווולרי הדנטלי.
- להערכת השפעת תנאי העמסה על מכניקת המפרקים.
- לניצול שיטות דימות לא פולשניות לצורך ניתוח ביומכני.
שיטות שהשתמשו בהן
- ניתוח של דגימות בעלי חיים להשגת חצאי לסתות תחתונות או לסתות עליונות שלמות.
- הכנת משטחי שיניים לבדיקה מכנית.
- שימוש בתא עומס למדידת מצבים ביומכניים.
- סריקת דגימות באמצעות מיקרוסקופ רנטגן (X-ray) להדמיה מפורטת.
תוצאות עיקריות
- נצפו שינויים בכוחות התגובה ובתזוזת השן.
- נותחו תצורות מרחביות בתלת-ממד של שיניים בתוך השקע האלבולרי.
- סומנו וריאציות בתגובות הביומכניות עם צירי העמסה שונים.
- השיטה הראתה יתרונות על פני טכניקות פולשניות מסורתיות.
מסקנות
- המחקר מספק תובנות לגבי ההתנהגות הביומכנית של מפרקים סיביים.
- טכניקות דימות לא פולשניות יכולות להעריך ביעילות את המכניקה של המפרק.
- הבנת מכניקות אלו חיונית לטיפול במחלות שיניים.
שאלות נפוצות
רלוונטיות תעשייתית למנהלים
פרוטוקול בדיקה ביומכנית זה מאפשר הערכה כמותית של תגובות מפרקים סיביים תחת תנאי העמסה פיזיולוגיים, ובכך תומך בתיקוף יעדים במחקרים על מערכת השלד והרקמות החיבוריות. באמצעות קורלציה בין עומס מכני לשינויים מבניים בתלת-ממד, הוא מספק ביטחון ניבוי להערכת התערבויות המשנות את מהלך המחלה בפתולוגיות פריודונטליות ודנטליות. גישה זו נותנת מענה לפער קריטי בהערכה ביומכנית לא פולשנית ברמת האיבר, הרלוונטית לפיתוח מודלים פרה-קליניים.
יישומים אסטרטגיים במחקר ופיתוח בביופארמה
גילוי מוקדם ותיקוף מטרה
- ערך מדעי: מאפשר בחינה של היפותזות טיפוליות על ידי מדידה של יחסי כוח-העתקה תגובתיים במפרקי עצם-PDL-שן שלמים תחת עומס מבוקר.
- ערך מדעי: תומך בהפחתת סיכונים ביולוגית באמצעות הדמיה של תצורה מרחבית בתלת-ממד ומורפומטריה של המפרק הסיבי תחת תנאים פיזיולוגיים.
- ערך מדעי: מסייע בהפחתת סיכונים מכניסטיים על ידי כימות שינויים בביו-מכניקה של המפרק התלויים בציר העומס, ובכך מבהיר את יחסי המבנה-תפקוד.
סריקה ופיתוח בדיקות
- ערך תפעולי: מכין מערכות ביולוגיות עמידות (validated) לתהליכי עבודה המשכיים על ידי שמירה על שדות זנים טבעיים ומצבי הידרציה במהלך בדיקות מכניות.
- ערך תפעולי: מאפשר סטנדרטיזציה של בדיקות באמצעות דימות לא-פולשני המשולב במדידות מכניות, ובכך מבטיח הדירות תחת תנאי העמסה שונים.
- ערך תפעולי: תומך במוכנות לסריקה על ידי יצירת פלטים כמותיים (כוח, העתקה, מורפומטריה תלת-ממדית) להערכת השפעות של תרכובות על שלמות המפרק.
מחקר תרגומי ופרה-קליני
- ערך תרגומי: מספק רציפות של מערכת רלוונטית למחלה על ידי מתן אפשרות להערכת שינויים ביו-מכניים הנובעים מתת-תפקוד או ממצבי מחלה במפרקים שלמים.
- ערך תרגומי: מאפשר קבלת החלטות על קידום מותאם סיכון באמצעות קישור של תוצרי בדיקה מכנית לשינויים מבניים תחת צירי עומס משתנים.
- ערך תרגומי: תומך בביטחון ניבוי במודלים פרה-קליניים על ידי הדגמה של האופן שבו תנאי העמסה משפיעים על תזוזת השן ועל קונפיגורציית השקע.
שילוב תהליכי עבודה ומסלולי עיבוד
השיטה משתלבת ברצף הגילוי, החל מבדיקת השערות ועד לזיהוי מובילים (leads), באמצעות אספקת פנוטיפ ביו-מכני של מפרקים סיביים תחת עומס מבוקר, המנחה החלטות של go/no-go בתהליך תיקוף המטרה.
- ביולוגיה של הגילוי: תומך בבדיקת היפותזות ובבירור נתיבים על ידי מדידת תגובות ביומכניות של קומפלקס הלסן השיניים (dental alveolar complex) לעומסים קונצנטריים ואקסצנטריים.
- סריקה: מספק מוכנות לבדיקה באמצעות הכנת דגימות סטנדרטית והדמיה לא פולשנית השומרת על שלמות הרקמה במהלך הערכה מכנית.
- אנליטיקה: מייצר מדידות כמותיות של משתנים תלויים (כוח תגובה, הסטה, תצורה מרחבית בתלת-ממד), המאפשרות השוואה בין תנאי העמסה וקבוצות ניסוי.
- מחקר תרגומי: מקשר לרצף פרה-קליני על ידי הערכת האופן שבו שינויים בציר ההעמסה משפיעים על ביומכניקה של המפרק, דבר הרלוונטי למידול שינויים הנגרמים ממחלה ברקמות סיביות.
- שימוש חוזר ארגוני: מכונן יכולת הניתנת לשימוש חוזר להערכת השלמות הביומכנית של מפרקים סיביים במגוון מודלים של מחלות והתערבויות טיפוליות.
השפעה תפעולית וארגונית
- ערך מדעי: מספק ביטחון ניבוי בתיקוף המטרה על ידי הפחתת עמימות מכניסטית בביומכניקה של מפרקים סיביים, באמצעות קורלציה ישירה בין מבנה לתפקוד.
- ערך תפעולי: מבטיח סטנדרטיזציה והדירות באמצעות דימות לא פולשני ופרוטוקולי העמסה מבוקרים השומרים על תנאים פיזיולוגיים.
- ערך אסטרטגי: משפר החלטות go/no-go על ידי מתן אפשרות להערכה כמותית של הפחתת סיכונים ביומכנית במטרות של רקמות חיבור.
- השפעה על הפורטפוליו: תומך בתעדוף מותאם סיכונים באמצעות אספקת נתוני פנוטיפ ביומכני, המנחים החלטות קידום במסלולי פיתוח פרה-קליניים.
שיקולי יישום
- דורש מומחיות בבדיקות ביומכניות, הכנת דגימות ופירוש של דימויי micro-X-ray.
- תלוי בגישה להתקני העמסה in situ המחוברים למיקרוסקופי X-ray ברזולוציה גבוהה ולחומרי ניגוד להדמיית רקמות רכות.
- מחייב סטנדרטיזציה בין צוותים של הידרציה של הדגימות, פרוטוקולי העמסה ותזמון רכישת הדימויים כדי להבטיח עקביות של הנתונים.
- כולל שיקולי התאמה בעת יישום הפרוטוקול על מודלים שונים של מפרקים סיביים או וריאציות אנטומיות ספציפיות למין.
- כולל מגבלות מעשיות כגון אילוצים ex vivo וארטיפקטים פוטנציאליים משימוש בחומרי ניגוד, שעלולים להשפיע על פירוש התגובה המכנית של הרקמות הרכות.
