Name: インビトロ チタンシリンダーに用いるEr,Cr:YSGGおよびダイオードレーザーの効果評価 (動画) | JoVE Journal
Uploaded: 2025-06-06T13:55:00.000+00:00
Duration: 7 min 5 s
Description: 学ぶ Er,Cr:YSGGおよびダイオードレーザーをチタンシリンダーに適用し、温度変化と表面粗さを測定する方法。インビトロ環境でペリインプランティティスの治療効果を評価する実験手順を解説します。

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注:従来のインプラントと同じ材料で作られ、SLA技術でインプラント表面を再現するように設計されたチタンシリンダーは、高さ10mm、直径5mmを特徴としています。円柱の中央には、深さ7mm、幅3mmの空洞が配置されています(図2)。3mmの幅は、最も深いところで1mmに縮小されます。プロフィロメータで標準的なインプラントの表面粗さを測定することは現実的ではありません。メーカーが設計したチタンシリンダーの上部にある直径5mmの平面にレーザーを当てた場合、インプラント表面をシミュレートするのと同じ材料を使用して、レーザーの効果を評価することができました。また、シリンダーの中心からの温度変化を測定するために、チタンシリンダーの底面の中心から、熱電対の先端を配置するシリンダーの深さに向かって、深さ7mm、幅3mmの溝が作られました。この溝により、処理面の温度変化を外面に依存するのではなく、シリンダー内から評価することができます。3次元のビジュアルは、原子間力顕微鏡(AFM)を使用して特別に製造されたチタンシリンダーの平面を分析することにより得られました。940 nmのダイオード(0.8 W28、1.3 W29、1.8 W30)と2.780 nm Er、Cr:YSGG(1.5 W31、2.5 W31、3.5 W32)レーザーを、会社の推奨に従って3つの異なるワット数で使用し、それぞれ20秒と40秒の印加時間で12のグループを形成しました。適用後、粗さ評価のための対照群を追加しました。フィンガーサポート付きのスタンドは、塗布中にTiシリンダーを安定させるために、3次元プリンターから印刷されました(材料表)。
1.サンプルサイズ
<ol>
	<li>G*Powerプログラムのパワー解析を使用してサンプルサイズを計算します。各グループの最小サンプル数は、効果サイズd:0.6906、標準偏差16.8、検出力:0.80、α:0.05の温度変化について、n=8サンプルとして決定されました。 注:この研究では、直径300μmのチップ(e3チップ)と360°の発射弾性RFPT5-14チップ(直径580μm、長さ14mm)を備えた940nmダイオードレーザーを搭載したEr、Cr:YSGGレーザーをレーザーシステムとして使用しました(図1)。</li>
</ol>
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/67955/67955fig01.jpg"> 
図1:使用した機器・機器(A)ダイオードレーザー、(B)Er,Cr:YSGGレーザー、(C)E3チップ、(D)RPTF5-14チップ<a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/67955/67955fig01large.jpg" target="_blank">この図の拡大版を表示するには、ここをクリックしてください。</a>
2. ワーキンググループの決定
<ol>
	<li>インプラント周囲粘膜炎のポケット内アプリケーションのためのレーザーの推奨ワットを理想的な使用条件として取ってください。さらに、推奨されるワットに対して低い値と高い値を 1 つずつ研究グループに含めます。ここで使用される値は、Er、Cr:YSGG が 1.5 W と 3.5 W、ダイオード レーザーが 0.8 W と 1.8 W です。</li>
	<li>アプリケーション時間を 20 秒と 40 秒と決定して、動作時間が温度変化に及ぼす影響を評価します。学習グループを 表1に示します。</li>
</ol>
<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr>
			<td>グループ名</td>
			<td>レーザータイプ</td>
			<td>サンプル数(n)</td>
			<td>ワット (W)</td>
			<td>時間 (秒)</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>E1</td>
			<td>えー、Cr:YSGG</td>
			<td>8</td>
			<td>1.5 W</td>
			<td>20</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>E2の</td>
			<td></td>
			<td>8</td>
			<td>2.5 W</td>
			<td>20</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>E3</td>
			<td></td>
			<td>8</td>
			<td>3.5 W</td>
			<td>20</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>E4</td>
			<td></td>
			<td>8</td>
			<td>1.5 W</td>
			<td>40</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>E5</td>
			<td></td>
			<td>8</td>
			<td>2.5 W</td>
			<td>40</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>E6の</td>
			<td></td>
			<td>8</td>
			<td>3.5 W</td>
			<td>40</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>D1</td>
			<td>ダイオード</td>
			<td>8</td>
			<td>0.8 W</td>
			<td>20</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>D2</td>
			<td></td>
			<td>8</td>
			<td>1.3 W</td>
			<td>20</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>D3</td>
			<td></td>
			<td>8</td>
			<td>1.8 W</td>
			<td>20</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>D4</td>
			<td></td>
			<td>8</td>
			<td>0.8 W</td>
			<td>40</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>D5 の</td>
			<td></td>
			<td>8</td>
			<td>1.3 W</td>
			<td>40</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>D6</td>
			<td></td>
			<td>8</td>
			<td>1.8 W</td>
			<td>40</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>C</td>
			<td>コントロール</td>
			<td>8</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>
表1:研究グループの情報。
3. 実験装置の準備
<ol>
	<li>Rhinoceros(3Dグラフィックスおよびデザイン)プログラムを使用して、直径10 mm、厚さ5 mmのわずかに空洞を持つシリンダースタンドを3Dで設計します。<ol>
		<li>アプリを開きます。直径10mmの円を描きます。円を1つの軸から50%減らして楕円を作成します。Extuder を押して、楕円を 3 次元で上げます。</li>
		<li>指で支えるために、もう一度円を描きます。エクストルーダーキーで3次元の2番目の円を上げます。高さを最初の円より小さくします。</li>
		<li>楕円図面に10 mmの穴をあけます。熱電対のサポートには、Sweep 1コマンドでL字型の線を作成し、3次元を作成します。</li>
		<li>正方形を描き、extruderコマンドで3次元に拡大し、ベースを作成します。デザインを印刷した後、Tiシリンダーが来る穴の周りにシリコンを塗布して乾燥させます。これにより、レーザーが照射されている間、シリンダーが所定の位置に保たれます。</li>
	</ol>
	</li>
	<li>エアコン付きの密閉された部屋を27°Cの温度にしてください。 シリンダーを固定するスタンドをプラスチックの浴槽の中央に両面テープで固定します。 注意: Tiシリンダーを挿入し、表面に空気を絞ります。</li>
	<li>温度計の熱電対を、スタンドのスロットに配置されたTiシリンダーの中空部分に置きます。</li>
	<li>適用時間を追跡するためのクロノメーターを準備します。3人目の観測者による度数を記録し、ストップウォッチで時間を追跡します。</li>
</ol>
4. 実験手順
<ol>
	<li>レーザー照射中は、施術者の安全のために保護メガネを着用してください。RPTF5-14チップをEr、Cr:YSGGレーザーに挿入します。ダイオードレーザー用のチップE3を挿入します。</li>
	<li>Er、Cr:YSGGレーザーをオンにします。 Perio Closed Modeを選択します。1.5 W、2.5 W、3.5 Wのレーザーをそれぞれ20秒と40秒に適用します。レーザーが印加された96本のTiシリンダーがあります。Tiシリンダーにレーザータイプ1種類、1ワット、1回だけ照射します。</li>
	<li>ダイオードレーザーをオンにします。 Perio Pocket Modeを選択します。0.8 W、1.3 W、1.8 Wのレーザーをそれぞれ20秒と40秒に適用します。</li>
	<li>レーザーが始まったら、3人目のオブザーバーにタイマーをスタートさせます。時間切れになったら警告してください。</li>
	<li>レーザーチップを表面に対して15°の角度で接触させ、計画された時間だけ表面全体をジグザグに動かします。</li>
	<li>アプリケーション中の初期温度と最終温度の値に注意してください。終了温度値から開始温度値を減算します。温度変化を計算します。 注意: 合計 12 グループ、6 Er、Cr:YSGG、および 6 つのダイオード レーザー グループの温度変化値に注意してください。</li>
	<li>サンプルは、グループ番号が書かれた透明な袋に保管してください。</li>
</ol>
5.材料の2次元および3次元イメージング
<ol>
	<li>走査型電子顕微鏡(SEM)および原子間力顕微鏡(AFM)分析を実施して、Tiシリンダー表面の形態の変化を評価および実証します。 注:FEI Quanta FEG 250装置を使用しました。</li>
	<li>SEMに入れる前にサンプルをコーティングしないでください。1つの対照グループ、6つのダイオードレーザーグループ、および6つのEr、Cr:YSGGレーザーグループを含む13のグループがあります。対照群は処理を行わず、AFMとSEMによる表面画像のみ撮影します。</li>
	<li>13の研究グループのそれぞれから1つのシリンダーをランダムに選択します。それらをSEMデバイスに挿入します。サンプルの混在を避けるために、プラットフォーム上の場所とサンプルコードに注意してください。</li>
	<li>Tiシリンダーを平らな面を上にしてSEMデバイスに配置します。低真空モードを使用して解析を実行します。分析中はチャンバー圧力を60Paに設定します。</li>
	<li>デバイスの準備が完全に整ったら、平面上のランダムな点から250倍、1000倍、5000倍の倍率で画像を記録します。すべてのサンプルについてこの手順を繰り返します。 注意: SEMデバイスが掃除機をかけると、画像収集の準備が整います。</li>
	<li>AFM測定の場合は、各スタディグループから1つのTiシリンダーをランダムに選択します。タッピングモードで測定を行います。<ol>
		<li>TiシリンダーをAFM装置に配置します。装置の先端がサンプルにくるようにトップカバーを置きます。機器の窓からの赤い光が、画像化する表面にあることを確認します。</li>
		<li>電圧を2に設定します。Auto landボタンでチップをサンプルに近づけます。 [スキャンの開始 ]ボタンを押してスキャンを開始します。</li>
	</ol>
	</li>
	<li>各サンプルについて5 μm x 5 μmのデジタル画像を撮影し、低速のスキャン速度(1 Hz)で記録します。AFM装置で撮影したTiシリンダーの平面からの画像を記録します。AFM装置は25μm2の領域を視覚化します。</li>
</ol>
6. 表面粗さの測定
注:ここでは、Surftest SJ 201、東京、ミツトヨのデバイスを使用しました。
<ol>
	<li>プロファイラー(表面形状測定機)の分解能を0.01 mm、横方向の長さを3.0 mm、ダイヤモンド記録ピン先端の直径を5 μmに設定します。測定速度を0.5mm/sに設定して、Ra値を求めます。</li>
	<li>Tiシリンダーをホルダーで固定し、プレセルを使用し、Tiシリンダーを側面から保持して固定します。プロフィロメータの針をTi表面に接触させます。</li>
	<li>スタートボタンを押します。見つかった Ra 値を保存します。各シリンダーの平らな面で、測定を異なる方向に5回繰り返します(図2)。さまざまな方向を達成するために、プリセルの助けを借りてTiシリンダーをそれ自体の周りで動かします。Tiシリンダーの全長についても繰り返します。</li>
</ol>
<img alt="Figure 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/67955/67955fig2v2.jpg"> 
図2:研究グループのフローチャート。 (1A)Tiシリンダー側面図、(1B)上面図、(1C)底面図この <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/67955/67955fig2v2large.jpg" target="_blank">図の拡大版を表示するには、ここをクリックしてください。</a>
7. 統計解析
<ol>
	<li>SPSS-Windows 統計パッケージ・プログラムを使用して統計分析を実行し、Kruskal-Wallis 検定と Mann-Whitney 検定を適用します。統計的信頼水準を 95% (α = 0.05) に設定します。</li>
</ol>

<table><tbody><tr><td>原子間力顕微鏡</td><td>ezAFMの</td><td></td><td>コンパクトAFMモデル</td></tr><tr><td>ダイオード</td><td>バイオラーゼ</td><td></td><td>エピック10、940nm波長</td></tr><tr><td>E3 チップ</td><td></td><td></td><td>繊維直径:300&マイクロ;m、ファイバー長:9 mm</td></tr><tr><td>Er、Cr:YSGGレーザー</td><td>アイプラス</td><td></td><td>2780nmの波長</td></tr><tr><td>プロフィロメーター</td><td>ミツトヨ</td><td></td><td>サーフテストSJ-201モデル</td></tr><tr><td>RFPT-14 チップ</td><td></td><td></td><td>外径:580&マイクロ;m、先端の長さ:14 mm</td></tr><tr><td>走査型電子顕微鏡</td><td>飛</td><td></td><td>クアンタFEG 250モデル</td></tr><tr><td>立つ</td><td>カスタムデザイン</td><td></td><td>サイアプリケーション、Flamix PLAフィラメント、Bambulab X1Cデバイス</td></tr><tr><td>温度計</td><td>ケースレー</td><td></td><td>2000シリーズモデル、Kチップターモクルプ</td></tr><tr><td>チタンシリンダー</td><td>ナクシス</td><td></td><td>高さ10mm、直径5mm、SLA表面、チタン</td></tr></tbody></table>

インビトロ チタンシリンダーに用いるer,cr:ysggおよびダイオードレーザーの効果評価

In Vitro Evaluation of The Effects Of Er,Cr:YSGG and Diode Lasers Used on Titanium Cylinder

20秒と40秒の塗布時間で評価したところ、統計学的に有意な差が認められました。40秒レーザーを適用したTiシリンダー表面の温度変化は、適用した20秒レーザーの温度変化よりも大きいことが観察されました(p = 0.037; 図3)。
<img alt="Figure 3" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/67955/67955fig3v2.jpg"> 
図3:すべてのサンプルの時間による温度変化。 ボックスから上下に伸びる線は、データの最小値と最大値を示しています。ボックス内の水平線は、データの中央値を表します。丸いマークは外れ値です。 a=40 sグループと比較して統計的に有意な差。0&lt;0,05頁) 
 <a href="https...

インビトロ チタンシリンダーに用いるEr,Cr:YSGGおよびダイオードレーザーの効果評価

Peri-implant diseases are significant issues associated with dental implants. The aim of this study was to evaluate the surface roughness and temperature ...

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