현장 압축 하중과 뼈, 치주 인대 치아 섬유 공동의 상관적인 비 침습 이미징
2014년 3월 7일
본 연구에서는, 섬유 관절 생체 역학에 대한 마이크로 X-선 계산 tomography 결합 시츄 장착 장치에서의 사용이 논의 될 것이다. 관절 생체 역학의 전반적인 변화에 식별 실험 판독이 포함됩니다 : 1) 반동 변위 대 힘, 폐포 소켓 내에서, 즉 치아의 변위 및 하중에의 반동 반응을, 2) 3 차원 (3D) 공간 구성 및 morphometrics, 즉 기하학적 로딩이 축, 즉 동심 또는 편심 하중의 변화에 폐포 소켓 치아 및 판독 1, 2, 3) 변화의 관계.
이 절차의 전반적인 목표는 치조 복합체의 생체역학적 반응을 측정하는 것입니다. 이것은 먼저 동물을 해부하여 손상되지 않은 반쪽 하악골 또는 상악골을 제거함으로써 수행됩니다. 절차의 두 번째 단계는 시편을 장착하고 기계적 테스트를 위해 복합재로 치아 표면을 준비하는 것입니다.
마지막 단계에는 in C 2 로드 셀을 사용하여 샘플의 생체 역학 상태를 측정 한 다음 X 선 현미경을 사용하여 샘플을 스캔하는 것이 포함됩니다. 궁극적으로, 결과는 다양한 로딩 상태에서 고해상도 토미와 함께 질병 또는 기능 저하로 인한 것과 같은 섬유성 관절의 생체역학적 반응의 변화를 보여줄 수 있습니다. 기존 방법에 비해 이 기술의 주요 장점은 장기가 손상되지 않고 스캔 방법이 비침습적이라는 것입니다.
따라서 인대의 자연스러운 변형장이 유지되고 생체 역학적 특성을 정확하게 측정할 수 있습니다. 먼저, 프로토콜에 설명된 대로 절개된 상악골 또는 하악골을 얻습니다. 아크릴을 사용하여 강철 스터브에 표본을 고정하여 진행합니다.
스텁 가장자리에서 여분의 물질을 제거하십시오. 다음으로, 직선 모서리를 사용하여 관심 있는 교합면을 근심 원위면(mesial distal plane)에서 A FM 금속 표본 디스크와 평행하게 정렬한 다음 협측 설측 평면(engcal lingual plane)에 정렬합니다. 무딘 도구를 사용하여 어금니를 둘러싼 홈통을 만듭니다.
이것은 조직 수화를 위한 저장소 역할을 합니다. 치아 표면을 준비하기 위해 C 2 로딩 중에 35% 인산을 사용하여 관심 있는 교합 표면을 15초 동안 에칭합니다. 15초 후, 에칭된 부분을 탈이온수로 철저히 헹구고 압축 공기를 사용하여 표면을 건조시켜 복합재의 의도하지 않은 경화를 방지합니다.
최소한의 주변 조명에서 다음 몇 단계를 수행합니다. 열린 교두에 결합제 한 방울을 펴 바릅니다. 결합제를 20초 동안 경화시킵니다.
치과 경화 라이트를 사용하고 블레이드를 사용하여 과도한 접착제를 긁어냅니다. 과도한 복합 재료가 인접한 톱니로 넘치지 않도록 하는 것이 중요합니다. 이것은 치아가 뼈 소켓에 압축될 때 치아가 잘못 표시되는 것을 방지합니다.
이제 표면에 흐르는 치과 복합재의 얇은 층을 놓고 어금니 사이의 홈에 펴 바릅니다. 일단 펴 바르면 이 화합물을 경화광에 30초 동안 노출시킵니다. 다음으로, 관심 있는 교합면에 3-4mm의 치과 복합재를 구축하고 30초 동안 빛에 노출시켜 치료합니다.
조명을 다시 켠 후 직선 모서리와 다이아몬드 버가 있는 고속 핸드피스를 사용하여 과도한 복합재를 제거하고 복합재 축적물의 윗면을 평평한 표면으로 평평하게 만듭니다. 이렇게 하면 완료될 때 부하가 균등하게 적용됩니다. 검사가 완료될 때까지 항생제와 함께 검체를 TBS에 보관하십시오.
먼저 시편을 기계적으로 테스트하려면 로딩 장치의 모루 사이에 시편을 고정하십시오. 다음으로, 복합재의 표면에 관절 용지를 놓습니다. 그런 다음 작은 하중을 가하여 하중의 균일성을 확인합니다.
동심원 하중은 테스트 중에 표본을 수화 상태로 유지하고 조직과 TBS를 담그고 표본 주위에 놓기 위해 표시의 균일한 분포로 표시됩니다. 또한 시편에 새겨진 저장소를 TBS로 채웁니다. 소프트웨어를 사용하여 최대 하중과 변위 속도를 적용하여 고정된 어금니를 압축합니다.
A FM 스터브에서 연조직은 PTA로 염색될 수 있습니다. X선 이미지를 향상시키려면 5%PTA를 1.8ml 탄수화물로 채웁니다. 주사기를 사용하여 5분에 걸쳐 천천히 PTA를 관심 영역에 인접한 PDL 공간에 주입합니다.
총 주입 부피가 9ml가 되도록 주입을 4회 더 반복합니다. 주입을 완료한 후 검체를 밤새 담글 수 있습니다. 로딩 주기 동안 X-ray 분석 이전의 PTA에서는 기어가 죠의 닫힘에서 열림으로 모션이 전환될 때 예상되는 백래시 기간이 있습니다.
이는 약 3초 동안 지속되며 로딩 조건에 관계없이 볼 수 있습니다. 이 백래시에 대한 응답은 강체 하중 중에 가장 강합니다. 이에 비해 백래시 응답의 크기는 더 적습니다.
뼈 PD L 치아 표본의 경우 폴리메틸 알란 표본에서도 더 낮지만 강체에 비해 뼈 PD L 치아 표본만큼 낮지는 않으며 복합 및 폴리 디메틸 수복산 표본도 훨씬 적습니다. 딱딱한. 일반적인 비 ST 염색 표본의 XCT 스캔은 폐포 뼈 소켓 내 치아의 관계를 명확하게 보여주었습니다. 그러나 PDL과 같은 광물화되지 않은 조직은 강화 염색제를 사용하지 않고는 구별할 수 없습니다.
PTA와 같은 조영제 인핸서를 사용하면 연조직이 더 높은 배율로 XCT 스캔에서 볼 수 있습니다. 파이버는 PDL 공간 내에서도 볼 수 있습니다. 이 치아 뼈 관계에서와 같이 15뉴턴에서 시편을 적재하거나 시편을 적재할 수 있습니다.
편심으로 인해 치아의 변위가 증가하고 동심원 하중에서 다른 치아 소켓 구성이 발생합니다. 두 로딩 방식의 효과를 비교하기 위해 서모그램이 사용되었습니다. 두 가지 방법 모두 치아가 수직으로 변위되었지만 편심 하중으로 인해 치아 이동에 추가 회전 경로가 추가되었습니다.
이 비디오를 시청한 후에는 마이크로 XT 현미경에 결합된 init 로딩 장치를 사용하여 치과 배주 복합체를 준비하고 기계적으로 테스트하는 방법을 잘 이해하게 될 것입니다.
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개요
본 연구는 현장 하중 장치와 마이크로 X-레이 컴퓨터 단층 촬영을 사용하여 치아 치조 복합체의 생체역학적 반응을 논의합니다. 이 연구는 다양한 하중 조건에 따른 반응 힘, 공간 구성 및 형태 변화를 측정하는 데 중점을 두고 있습니다.
주요 연구 구성 요소
과학 분야
- 생체역학
- 치과 연구
- 이미지 기술
배경
- 치아 치조 복합체는 관절 생체역학을 이해하는 데 중요합니다.
- 기존 방법은 생체역학적 반응에 대한 비침습적 통찰력을 제공하지 않을 수 있습니다.
- 고해상도 이미지 기술은 관절 역학에 대한 이해를 향상시킬 수 있습니다.
- 섬유질 관절은 질병이나 기계적 하중으로 인해 변화를 나타낼 수 있습니다.
연구 목적
- 치아 치조 복합체의 섬유질 관절의 생체역학적 반응을 측정하는 것.
- 하중 조건이 관절 역학에 미치는 영향을 평가하는 것.
- 생체역학 분석을 위한 비침습적 이미지 기법을 활용하는 것.
사용된 방법
- 완전한 반쪽 하악골 또는 상악골을 얻기 위해 동물 시편을 해부합니다.
- 기계적 테스트를 위해 치아 표면을 준비합니다.
- 생체역학적 상태를 측정하기 위해 로드 셀을 활용합니다.
- 세부 이미지를 얻기 위해 X-레이 현미경으로 시편을 스캔합니다.
주요 결과
- 반응 힘과 치아 변위의 변화가 관찰되었습니다.
- 치조 소켓 내 치아의 3D 공간 구성이 분석되었습니다.
- 다른 하중 축에서 생체역학적 반응의 변화가 나타났습니다.
- 이 방법은 전통적인 침습적 기술보다 장점을 보였습니다.
결론
- 이 연구는 섬유질 관절의 생체역학적 행동에 대한 통찰력을 제공합니다.
- 비침습적 이미지 기술은 관절 역학을 효과적으로 평가할 수 있습니다.
- 이러한 역학을 이해하는 것은 치아 질환을 해결하는 데 필수적입니다.
자주 묻는 질문
Executive Industry Relevance
This biomechanical testing protocol enables quantitative assessment of fibrous joint responses under physiological loading conditions, supporting target validation in musculoskeletal and connective tissue research. By correlating mechanical load with 3D structural changes, it provides predictive confidence for evaluating disease-modifying interventions in periodontal and dental pathologies. The approach addresses a critical gap in non-invasive, organ-level biomechanics assessment relevant to preclinical model development.
Strategic Applications in Biopharma R&D
Early Discovery & Target Validation
- Scientific Value: Enables interrogation of therapeutic hypotheses by measuring reactionary force-displacement relationships in intact bone-PDL-tooth joints under controlled loading.
- Scientific Value: Supports biological de-risking through visualization of 3D spatial configuration and morphometrics of the fibrous joint under physiological conditions.
- Scientific Value: Facilitates mechanistic de-risking by quantifying load-axis-dependent changes in joint biomechanics, clarifying structure-function relationships.
Screening & Assay Development
- Operational Value: Prepares validated biological systems for downstream workflows by maintaining native strain fields and hydration states during mechanical testing.
- Operational Value: Enables assay standardization through non-invasive imaging coupled to mechanical readouts, ensuring reproducibility across loading conditions.
- Operational Value: Supports screening readiness by generating quantitative outputs (force, displacement, 3D morphometrics) for evaluating compound effects on joint integrity.
Translational & Preclinical Research
- Translational Value: Provides disease-relevant system continuity by allowing assessment of biomechanical changes due to hypofunction or disease states in intact joints.
- Translational Value: Enables risk-adjusted advancement decisions by linking mechanical testing readouts to structural changes under varying load axes.
- Translational Value: Supports predictive confidence in preclinical models by demonstrating how loading conditions influence tooth displacement and socket configuration.
Pipeline & Workflow Integration
The method integrates into the discovery continuum from hypothesis testing through lead identification by providing biomechanical phenotyping of fibrous joints under controlled loading, informing go/no-go decisions in target validation.
- Discovery Biology: Supports hypothesis testing and pathway clarification by measuring biomechanical responses of the dental alveolar complex to concentric and eccentric loading.
- Screening: Delivers assay readiness through standardized specimen preparation and non-invasive imaging that preserves tissue integrity during mechanical evaluation.
- Analytics: Generates quantitative dependent variable measurements (reactionary force, displacement, 3D spatial configuration) enabling comparison across loading conditions and experimental groups.
- Translational Research: Connects to preclinical continuity by assessing how changes in loading axis affect joint biomechanics, relevant to modeling disease-induced alterations in fibrous tissues.
- Enterprise Reuse: Establishes a reusable capability for evaluating biomechanical integrity of fibrous joints across multiple disease models and therapeutic interventions.
Operational & Enterprise Impact
- Scientific Value: Provides predictive confidence in target validation by reducing mechanistic ambiguity in fibrous joint biomechanics through direct structure-function correlation.
- Operational Value: Ensures standardization and reproducibility via non-invasive imaging and controlled loading protocols that maintain physiological conditions.
- Strategic Value: Improves go/no-go decisions by enabling quantitative assessment of biomechanical de-risking in connective tissue targets.
- Portfolio Impact: Supports risk-adjusted prioritization by delivering biomechanical phenotyping data that informs advancement decisions in preclinical pipelines.
Implementation Considerations
- Requires expertise in biomechanical testing, specimen preparation, and micro-X-ray imaging interpretation.
- Dependent on access to in situ loading devices coupled to high-resolution X-ray microscopes and contrast agents for soft tissue visualization.
- Necessitates cross-team standardization of specimen hydration, loading protocols, and image acquisition timing to ensure data consistency.
- Involves adaptation considerations when applying the protocol to different fibrous joint models or species-specific anatomical variations.
- Includes practical limitations such as ex vivo constraint and potential artifacts from contrast agent use, which may affect soft tissue mechanical response interpretation.
