Name: 뼈 이식 앵커리지 평가하는 향상된 기계적 시험 방법 (동영상) | JoVE Journal
Uploaded: 2014-02-10T13:45:00.000+00:00
Duration: 11 min 51 s
Description: 배우세요 뼈 이식체 표면과 재생 뼈의 고정력 및 안정성을 평가하는 향상된 기계적 시험 방법을 Wistar 래트를 사용하여. 이 기법은 정밀한 파괴 힘 정렬을 통해 임플란트 안정성 연구의 정확도를 높입니다.

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저자는 지속적인 재정 지원을 Biomet는 3I에게 감사하고, 사용자 정의 부품의 설계 및 제조에 도움을 특히 랜디 굿맨 것이다. 스펜서 종은 국립 과학 및 캐나다의 공학 연구위원회 (NSERC)에서 제공하는 산업 대학원 장학금받는 사람입니다. 우리는 또한 원고 준비하는 동안 자신의 매우 귀중한 의견을 닥터 존 Brunski에게 감사의 말씀을 전합니다.

1. 이식 디자인, 제조 및 표면 처리 <ol><li> 상용 순수 티타늄 (cpTi)에서, (길이 x 폭 x 높이 크기 4mm X 2.5 mm X 1.3 mm) 직사각형 임플란트 제조. 수술 부위 및 후속 기계적 시험 (도 1) 내에서 초기 임플란트 안정성을 촉진하기 위하여 중앙에서 임플란트 (직경 = 0.7 mm)의 장축의 아래 구멍을 드릴. </li><li> 임플란트의 상부 및 하부 표면을 치료. <ol><li> , 두 가지면을 만들 microtopographically 복잡한 표면을 생성하기 위해 표준 모래 분사 (GB) 처리를 사용합니다. 또한 인산 칼슘 (CAP)를 중첩하여 임플란트의 절반을 수정하는 것은 nanotopographically 복잡한 표면을 생성하는 나노 입자. </li></ol></li></ol> 각종 화학 또는 기계적 처리가 원하는 표면 지형 및 / 또는 화학 물질을 생성하기 위해 적용 할 수 있고, 이러한 실험 questi의 성질에 의존 할 것이다 : 참고해결해야하기에. 복잡한 microtopography을 만들 수 - 감산 과정 - 여기에 제공된 예에서, 상업적으로 순수 티타늄 (cpTi) 임플란트의 한 그룹이 모래 분사 (GB)을 실시 하였다. 임플란트의 절반은 다음 추가로 최고 부과 나노 토포 그래피 (GB-DCD)을 만들 인산 칼슘 (캡) 나노 결정의 추가에 의해 수정되었습니다. 참고 : 모래 폭파 마이크로 표면을 볼 때, 수정 된 나노 표면에 비해 10,000 배 확대, 표면 특성에 명백한 차이가 없습니다. 10 X 배율에서 볼 경우에는, 차이는 (그림 2) 매우 분명됩니다. 이것은 이전과 같은 표면 변화가 osteoconduction 14에 깊은 영향을 미칠 것으로 나타났습니다. 2. 동물 모델 및 수술 <ol><li> 이 모델에 대한 젊은 남성의 Wistar 쥐 (200-250그램)를 사용합니다. 모든 절차는 지역 동물 보호 컴의 승인을 받아야한다mittees. 동물에게 물과 쥐 차우에 무료로 액세스 할 수 있습니다. 주 : 쥐의 다른 변종이 채용 될 수 있지만 위 스타 쥐가, 때문에 쥐의이 긴장과 사전 경험이 절차를 선택했다. 음식 및 물에 대한 접근은 어드레스되는 실험 질문의 특성에 따라 변경 될 수있다. </li> <li> 진정 코 콘 통해 관리 흡입 마취를 사용하여 쥐 : 유도 1 LO 2 / 분에서 4 % 이소 플루 란, 1 L의 질소 산화물 및 유지 보수 0.6 LO 2 / 분에서 2 % 이소 플루 란. 절차를 계속 진행하기 전에 효과적인 진정 작용을 보장하기 위해 표준 발가락 핀치 테스트를 실시한다. </li><li> 진통 전 및 수술 후 0.01 ~ 0.05 ㎎ / ㎏ 부 프레 노르 핀의 피하 주사를 통해 관리 할 수​​ 있습니다. </li><li> 일부 무작위로 임플란트를 지정하고 쥐 대퇴골의 말단 metaphyses에 양측 배치합니다. 이것은 다른 표면 지형의 선택에서 다른 임플란트에 하나씩 비교 할 수 있습니다D, 반대측 대퇴골에서, 통계 분석을 최적화 할 수 있습니다. </li><li> 10 % 베타 딘 각 뒷다리의 전후면 측면 측면을 면도하고 청소 동물을 준비합니다. 저체온증을 방지하기 위해, 마취 된 쥐의 아래에 따뜻한 물 순환 패드를 배치합니다. </li><li> # 15 수술 메스를 사용하여 근육을 노출 허벅지의 측면 측면을 따라 피부를 통해 절개를합니다. 최소 침습적 방법으로 근육의 시체를 편향 무딘 절개를 사용하여 대퇴골 노출. </li><li> 완전히 드릴링 피질골을 노출, 골막 엘리베이터를 사용 대퇴골을 덮는 골막의 얇은 층을 얻어 긁어. 케어는 무딘 절개와 골막 제거하는 동안 무릎 관절의 성장판이나 관절 연골이 손상되지 않도록주의해야합니다. </li><li> 일단 청소 및 검사, 대퇴골 원위부 (그림 3A)의 전방 측면을 노출 옆으로 대퇴골 회전. </li><li> 수술 부위를 준비하려면, 드릴둘 피질을 통해 뼈의 미들 bicortical 직사각형 슬롯. 조직의 과열을 방지하기 위해 염분 관개 수술 조수 드릴링 동안 유지해야합니다. 세 단계로 훈련을 실​​시 : <ol><li> 첫째, 떨어져 대퇴골의 중간 선을 따라 두 개의 구멍 2.5 mm를 만들 수있는 치과 핸드 피스에 장착 된 1.3 mm 치과 버를 사용하여 절개에 의해 노출되는 전방 피질을 통해 드릴. </li><li> 다음으로, bicortical 병렬 구멍의 결과로, 상대 피질을 통해 이러한 구멍을 확장하기 위해 두 번째 드릴 비트 (트위스트 1.3 mm 치과 버)를 사용합니다. </li><li> 마지막으로, 임플란트 (도 3B)에 대한 사이트를 형성하는 근위-말단 방향으로 제 지정 사이드 절단 숫돌을 사용하여 구멍을 조인. </li></ol></li><li> 부착 된 바늘을 이용하여 골 결손을 통해 생분해 성 봉합사를 통과하고, 외부 대퇴 피질의 주위에 돌아갑니다. </li><li> w, 봉합사의 자유 단부를 통해 임플란트 쓰레드 및 결함에 안내여기 압력 장착해야합니다. 이러한 방식으로, 임플란트의 장축은 대퇴골 (도 3c)의 장축에 수직으로 배향 될 것이다. </li><li> 수술 후 회복과 치유의 초기 단계에서 임플란트 안정성을 제공하기 위해 대퇴골의 측면 측면 주위의 봉합을 묶어. 근육 조직을 닫 나머지 봉합사를 사용하고, 수술 스테이플 (9mm의 상처 클립)를 사용하여 피부 조직을 reoppose. </li><li> 감염의 징후 외과 사이트를 검사하고 손상된 보행 능력을 매일 동물을 모니터링 할 수 있습니다. 완전 보행을 복구하지 않는 동물, 또는 분석에서, 희생 대퇴 골절이 그 사람들을 제외합니다. </li></ol> 3. 샘플 수확 <ol><li> CO 2 노출 후 경추 탈구로 수술 구일에서 동물을 제물로 바친다. </li><li> 희생에, 대퇴골 및 연부 조직의 깨끗한 분리. 조직 (H)을 유지하기 위해 15 % 수 크로즈 완충액에 바로 저장할기계적 시험 (그림 4A)위한 준비 ydration. 참고 : 시편이 시설 사이의 수송 도중 조직의 수분을 유지하기 위해 크로스 완충 용액에 저장됩니다. 시편은 기계적 시험을 준비하는 동안 용액에 약 2 ~ 3 시간을 보낼 것입니다. </li> <li> 기계적 시험을위한 표본을 준비하기 위해, 고속의 시스템에 연결된 원통형의 다이아몬드 숫돌을 이용하여 임플란트의 폭에 뼈 트림. 최종 시험편은 임플란트 (그림 4B)의 각면에 부착 된 뼈의 두 개의 아치로 구성되어 있습니다. 준비 또는 운송 중에 떨어 아치를 들어, 0 N.의 기계적 시험 값을 할당 주 : 시험편을 트리밍 할 때 손상이나 압축 응력 인터페이스를 피하기 위하여, 매우 부드럽고 정확한 것이 중요하다. 뼈 수복 캘러스 임플란트의 긴 축을 중심으로 심지어 종 구멍으로 증가 할 수 있습니다. 이러한 여분의 뼈는 배출량에 의해 제거해야합니다그것이 기계적 테스트 결과가 왜곡 수 있듯이, 직사각형 임플란트의 정확한 크기로 시험편을 mming. </li></ol> 4. 기계적 시험 사용자 지정 이탈 형은 각각의 표본은 기계적 테스트를 위해 샘플을 준비하는 반복 가능하고 정확한 방법을 만들어 냄비에 설계되었습니다. 직접 임플란트 표면에 수직 인 힘의인가를 허용 포팅 공정 중에 중심 시험편 완전히 가로 채 설계는 일관성 검사 영역에 대한 임플란트 뼈의 0.5 mm 영역의 격리를 허용한다. 완전한 기술 설계 도면과 최종 구성 요소 그림 6은 그림 5를 참조하십시오. 주 : 실시보기 / 분 30mm의 크로스 헤드 속도로 작동하는 기계적 시험 장치를 사용하여 테스트. 잔류 뼈 다음 시험의 질적 평가를 위해, 해부 현미경을 사용할 수있다. <ol><li> 포팅시편 및 기계적 시험의 <ol><li> 크로스 완충 용액 부드럽게 얼룩 건조에서 표본을 제거합니다. </li><li> 사용자 정의 형의 위치 표본. 수평 주형의 벽에 구멍을 통해 임플란트의 중간에있는 구멍을 통해 핀을 밀어. 임플란트 (그림 7) 안정화 금형의 후방 측의 안정화 판을 놓습니다. </li><li> 유동 치과 복합으로 몰드의 기부를 채우고 고강도 경화 광을 사용하여 60 초 동안 경화. 참고 : 생성과 같은 열이 조직의 특성에 영향을 미칠 수 있으므로, 발열 반응으로 설정하지 않는 복합을 선택하는 것이 중요합니다. </li><li> 경화 후, 형을 열어서 경화 시편 블록을 제거한다. 식별을 위해 측면 아치에 영구 마커에 검은 색의가는 선을 그립니다. </li><li> 반대의 시험편의 조립식 복제 문제를 해결하고, 기계적 시험 기기의 기초에 단위를 중심으로. </li><li> 부사장으로 표본을 확보하고 임플란트의 구멍 (그림 8)를 통해 나일론 줄을 전달합니다. 이동 크로스 헤드의 중앙에 느슨한 끝을 연결합니다. 일관성을 유지하기 위해 항상 라벨을 먼저 측면을 테스트합니다. 내측 아치 과정을 반복합니다. </li></ol></li></ol>

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</ol>

저자는 Biomet는 3I (팜 비치 가든, FL, USA)에서 자금과 물자 지원을 받았다. BIOMET 3i는이 원고 또는 설명 실험 디자인의 서면으로 어떠한 부분도 없었다.

및에 파괴 구역을 제한 그것은 정확한 수직 대 또는 병렬 적용된 중단 력의 축과 시험 샘플의 배향 수 있기 때문에 여기에 제시된 기계적 시험 모델은 후보 임플란트 표면에 뼈의 앵커리지를 평가하는 개선 된 방법을 제공한다 임플란트 표면의 절반 mm 이내. 이 모델은 쉽게 화학적 또는 기계적으로 변형 된 표면의 모든 범위의 효과를 비교하는 연구에 포함입니다 만,이 쉽게 조작 표본 동안 뼈에서 분리 될 때 매끄러운 표면에 적합하지 않습니다. 임플란트는 생체 물질의 넓은 범위로 제조 될 수있다. 데이터를 쉽게 수집하고, 기계적 시험 장치는 제대로 보정 최소한의 필터링을 요구한다 제공됩니다. 다른 타임 라인은 치유의 다른 단계에서 기계적 성능을 평가하기 위해 사용될 수있다. 더욱이, 모델은 쉽게 COMPR 인간 질병의 동물 모델에서 사용될 수있다예를 들어, 등 omise 뼈 치유, 당뇨병, 방사선 치료, 및자가 면역 질환. 다른 균주를 쉽게 채용 할 수 있지만, 모델은 수컷 위 스타 ...

골내 임플란트 표면에 뼈의 정박을 평가하는 것은 많은 기계적 시험 방법은 1,2 설명되어있는, 상당한 관심의 초점을했습니다. 이러한 모든 방법이 사용되는 뼈 / 임플란트 모델을 방해 할 수있는 힘을 부여하고, 광범위하게 가위로 분류 할 수 있으며, 일반적으로 푸시 아웃으로 표시 또는 철수 모델 3,4, 토크 3,5 반전, 인장 유형 6, 7. 일반적으로 뼈 8 임플란트 재료 (부서지기 쉬운 유리 및 세라믹 9,10의 경우), 뼈 / 임플란트 인터페이스 유적 (적어도 부분적으로) 손상을 발생 골절과, 앵커리지의 형태를 가정 한 것입니다 하나 이러한 테스트에서. 이러한 실험 결과는 단지 모델의 골절 (또는 분열)을 유발하는 데 필요한 힘이 뼈 / 임플란트 인터페이스에게 11,12을 분리 시키는데 필요한 힘이 아니라고, 또한 생성 골절면의 복잡한 표면적 수있는 것은 에 불응정확한 측정. 그들은 뼈에 고정되는 : 서로 다른 표면 디자인의 임플란트의 능력의 비교 게이지를 제공하기 때문에 그럼에도 불구하고, 이러한 테스트는 임상 적으로 관련이있을 수 있습니다. 소주 또는 피질골 모델을 치유하고, 다른 기계, 그러나, 그것은 또한 조사관 층상 또는 길쌈 된 뼈 하나를 나타내는 다른 동물 종을 사용하기 때문에 실험 모델 간의 비교가 어려움을 내포하는 동안 이러한 비교는, 실험 모델 내에서만 유효 주목해야한다 시험 형상 및 조건. 뼈 / 임플란트 계면의 인장 강도의 측정 값을 도출하기위한 노력으로, 수많은 연구자는 인장 강도가 단위 면적당 힘으로 측정되기 때문에, &quot;인장 강도&quot;값을 도출하기 위해 임플란트의 공칭 표면적을 이용했다. 이것은 뼈 / 임플란트 인터페이스 붕괴 시험의 대부분이 고용에 그대로 남아 있음을 명확하게 상술 한 바와 같이, 주어진 근사ED. 그러나 로널드 외. 13에서 논의 된 바와 같이 임플란트, 특히 지형적 복잡한 표면의 표면적을 측정하는 또, 측정 기술의 해상도에 의해 제한되고, Brunski 외. 2, 심사로서 때 임플란트의 공칭 표면적 고려, 다른 임플란트 표면의 디자인과 관련 &quot;인장 강도&quot;의 명백한 차이는 높은 표면적을 가진 임플란트 표면이 뼈 / 임플란트 접촉의 큰 영역을 제공하여 모델을 파괴하기 위해 더 많은 힘을 필요로한다는 제안, 부정된다. 의미는 따라서 더 많은 지형적으로 복잡한 표면 큰 뼈 임플란트 접촉 (BIC) 결과 접촉 골 형성을 증가 및 기계적 시험에서 더 높은 중단 값의 결과물 할 수 있다는 것입니다. osteoconduction 및 골 형성 : 연락처 골 형성은 두 가지 현상의 제품입니다. 사실, 우리는 토포에 osteoconduction에 증가하는 것으로 나타났습니다ically 복잡한 표면은 결과 BIC (14)을 측정하여 정량화하고 표면도 높은 기계적 중단 (12) 값의 원인이 될 수있다. 그러나, 임플란트 뼈는 두 가지 메커니즘에 의해 형성 할 수있는 것을주의하는 것이 유익한 것입니다. 중간 엽 기원의 접촉 골 형성 세포에서 임플란트 표면 (osteoconduction)로 이주, 뼈 세포로 분화하고, 임플란트 표면 (골 형성)에 새로이 뼈 매트릭스 정교한. 정교 첫 번째 뼈 매트릭스는 15 개조 정상적인 뼈에서와 같이 광물 시멘트 라인 (때로는 1 않은 광물 뼈 (16)의 모든 인터페이스와 syncretized되는 것으로 생각이 광물 생물학적 구조에 관한 문헌에서 많은 혼란이 - 이 주제에 대한 논의 데이비스 호세 이니 (17))를 참조하십시오. 연락처 골 형성은 뼈의 현상을위한 필수적인 전제 조건입니다본딩,하지만 뼈 안쪽으로의 성장 18 불필요한이다. 뼈의 광물 시멘트 라인은 뼈 (19)의 광물 콜라겐 함보다 기계적으로 약하다. 임플란트 나노 기능 시멘트 라인 매트릭스의 맞물가 매크로 임플란트의 특징에 성장 뼈 조직과 비교되고있는 경우, 직관적으로, 다음 이전을 방해하기 위해 필요한 기계적인 힘이 합리적으로, 우리는 후자보다 작을 것으로 예상 될 것이다 최근 실험적으로 12이 증명하고있다. 임플란트 뼈는 거리 골 형성에 의해 형성 할 수있다. 이 경우, 뼈는 오래된 뼈 표면에 증착하고 단계적 접근 비정질 매트릭스 및 조골 세포 (20)의 나머지를 포함 인터페이스 초래 임플란트 표면에 붙어있다. 일반적으로, 거리 골 형성은 매끄 럽거나 가공, 골내 임플란트 표면과 연결되어 종종 피질골 치유 볼 동안 microtopographica베드로 복잡한 표면은 소주 골의 치유의 더 많은 전형적인 접촉 골 형성과 연관됩니다. 부드러운 임플란트 표면과 피질골 치유를 사용하여 인장 시험 모델은 지형적으로 복잡한 표면과 관련된 접촉 골 형성이 비정질 생물학적 매트릭스 부재의 접착 성을 테스트 할 수 있었다, 그리고 발생하는 소위 &quot;생화학&quot;접합을 제공하는 것으로 나타났습니다 지형적으로 복잡한 표면 (21)에보고 된 &quot;인장 강도&quot;값의 작은 구성 요소입니다. 반대로, 소주 골의 치유 모델을 사용하여, 웡 등. (22)은 임플란트 표면 거칠기 및 푸시 아웃 실패 부하 사이의 &quot;우수한 상관 관계를&quot;보여, 화학 결합이 실제로 임플란트에 뼈의 앵커리지 무시할 역할을 한 것으로 나타났다 면. 그것은 접촉과 거리 골 형성 모두 모두 골내 요정 impla에서 각기 다른도에 발생할 가능성이 있지만구획을 치유 microtopographically 복잡한 표면 자체가 소주 뼈 치료에 특히 유리한 것으로 나타났습니다 NT (23)을 구획. 후자는 치과 문헌 24의 클래스 III 또는 클래스 IV 뼈로 분류됩니다. 우리의 목적은 접촉 골 형성의 메커니즘과 소주 골 치유 환경에서 계속 일어날 수있는 결과 뼈 / 임플란트 앵커리지에 집중하고있다. 임플란트 표면의 지형에 따라 달라집니다이 앵커리지 (위 참조), 다른 스케일 범위에서 발생할 수 있습니다. 이러한 표면과 뼈 시멘트 라인 매트릭스의 맞물에 의해 설명 된대로, 및 생체 활성 유리, 세라믹, 그물 모양의 금속 산화물에서 볼 - 한 손으로 만 서브 마이크론 임플란트 기능은 뼈 접합에 연루되어있다. (혈액 혈관 때로 완료) 다른, 뼈 조직에 멀티 미크론으로 성장, 또는 매크로 스케일, 임플란트의 특징은 표면 (18) 할 수 있습니다. 경우 입술 모두임플란트 표면에 뼈 앵커리지의 형태로 ULT, 메커니즘은 분명 다르지만. 그러나, 위에서 언급 한 기계적 테스트 방법의 대부분의 일반적인 실패는 (인장 또는 전단 모드를 사용하는지에 따라) 임플란트 표면의 것과 정확히 수직 또는 평행 한 평면에서 분열 력을 정렬하는 것이다. 우리는 여기에서이 제한을 극복하는 방법을보고한다.

<table><tbody><tr><td>둘베코' s 인산염 완충 용액 (DPBS)</td><td>Gibco Life Technologies, Burlington, ON, Canada</td><td>14190-250</td><td></td></tr><tr><td>10% 중성 완충 포르말린 용액</td><td>Sigma-Aldrich Co. LLC., Canada</td><td>HT501128-4L</td><td></td></tr><tr><td>맞춤형 직사각형 임플란트(상업적으로 순수한 티타늄, 치수: 4mm x 2.5mm x 1.3mm, 장축 중앙 드릴 0.7mm 구멍)</td><td>Biomet 3i, FL, USA</td><td>해당 없음</td><td></td></tr><tr><td>맞춤형 분리 금형</td><td>Biomet 3i, FL, USA</td><td>N/A</td><td></td></tr><tr><td>Isoflurane</td><td>Baxter Internationl Inc.</td><td>N/A</td><td></td></tr><tr><td>부프레노르핀</td><td>Bedford Laboratories</td><td>N/A</td><td></td></tr><tr><td>10% 베타딘</td><td>Bruce Medical, MA, US</td><td>FR-2200-90</td><td></td></tr><tr><td>Scalpel</td><td>Almedic, Medstore, University of Toronto, Canada</td><td>2586-M36-0100</td><td></td></tr><tr><td>메스 블레이드 #15 (sterile)</td><td>Magna, Medstore, University of Toronto, Canada</td><td>2586</td><td></td></tr><tr><td>Periosteal elevator #24G</td><td>Spectrum Surgical, OH, USA</td><td>EX7</td><td></td></tr><tr><td>집게</td><td>Almedic, Medstore, University of Toronto, Canada</td><td>7747-A10-108</td><td></td></tr><tr><td>조직 겸자</td><td>Almedic, Medstore, University of Toronto, Canada</td><td>7722-A10-308</td><td></td></tr><tr><td>가위</td><td>Almedic, Medstore, University of Toronto</td><td>7603-A8-240</td><td></td></tr><tr><td>흡수성 직물 범용 드레이프(멸균)</td><td>Vitality 의료</td><td>1089</td><td></td></tr><tr><td>거즈 (비 멸균)</td> <td>VWR</td><td>89133-260</td><td></td></tr><tr><td>바늘 25G X 5/8 "(일회용)</td> <td>BD, 캐나다</td><td>305122</td><td></td></tr><tr><td>주사기 (멸균)</td> <td>VWR, 캐나다</td><td>CABD309653</td><td></td></tr><tr><td>니들 드라이버</td><td>Almedic, Medstore, 토론토 대학교, 캐나다</td><td>A17-132</td><td></td></tr><tr><td>Dynarex 수술 용 장갑 (멸균)</td><td>Amazon.com</td><td>2475</td><td></td></tr><tr><td>수술 용 마스크</td><td>Fisherbrand, Medstore, 토론토 대학교, 캐나다</td><td>296360759</td><td></td></tr><tr><td>0.9 % 멸균 식염수</td><td>하우스 브랜드, Medstore, 토론토 대학교, 캐나다</td><td>1011-L8001</td><td></td></tr><tr><td>이발기</td><td>Remington, US</td><td>N / A</td><td></td></tr><tr><td>4-0 Polysorb</td><td>Syneture</td><td>SL5627G</td><td></td></tr><tr><td>9mm 상처 클립</td><td>Becton Dickinson, MD, USA</td><td>427631</td><td></td></tr><tr><td>ImplantMED DU 900 및 WS-75 치과 핸드피스&nbsp;</td><td>승& H Dentalwerk, 오스트리아</td><td>DU1000US</td><td></td></tr><tr><td>1.3 mm 트위스트 드릴</td><td>Brasseler, GA, USA</td><td>203.21.013</td><td></td></tr><tr><td>1.3 mm 치과 버&nbsp;</td><td>Biomet 3i, FL, 미국</td><td>사용자 정의</td><td></td></tr><tr><td>1.2mm 원통형 측면 절단 버</td><td>Biomet 3i, FL, 미국</td><td>사용자 정의</td><td></td></tr><tr><td>원통형 다이아몬드 버</td><td>Brasseler, GA, USA</td><td>H1.21.014</td><td></td></tr><tr><td>고속 치과 드릴링 시스템</td><td>핸드피스: KaVo Dental Corporation, IL, USA</td><td>N/A</td><td></td></tr><tr><td>핸드피스 제어: DCI International, OR, USA</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>99.5% 울트라 퓨어 자당</td><td>BioShop Canada Inc., 벌링턴, 온타리오, 캐나다</td><td>57-50-1</td><td></td></tr><tr><td>유동성 치과 복합재</td><td>Filtek Supreme Ultra Flowable Restorative, 3M ESPE, St Paul, Minnesota, USA</td><td>6033XW</td><td></td></tr><tr><td>사파이어 플라즈마 아크 고강도 경화광</td><td>Den-Mat Holdings, Santa Maria, CA, USA</td><td>해당 없음</td><td></td></tr><tr><td>Instron 4301 with 1000 N load cell</td><td>Instron, Norwood, MA, USA</td><td>N/A</td><td></td></tr><tr><td></td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Leica Wild M3Z Stereozoom 해부 현미경</td><td>Leica, Heerbrugg, Switzerland</td><td>N/A</td><td></td></tr><tr><td>QImaging Micropublisher 5.0 RTV 디지털 카메라와 QCapture 2.90.1 획득 소프트웨어</td><td>QImaging, Surrey, BC, Canada</td><td>N/A</td><td></td></tr><tr><td>전자 디지털 캘리퍼&nbsp;</td><td>Fred V. Fowler Company, Inc., Newton, MA, USA</td><td>해당 없음</td> 기계 시험기 Instron, Norwood, MA, USA N/A <td></td></tr><tr><td></td><td></td><td></td><td></td></tr></tbody></table>

뼈 이식 앵커리지 평가하는 향상된 기계적 시험 방법

An Improved Mechanical Testing Method to Assess Bone-implant Anchorage

재료 과학의 최근 발전은 마이크로 및 나노 크기의 두 임플란트 표면의 지형의 복잡성에 상당한 증가를 이끌고있다. 표면 거칠기, 즉 수치 결정 - - 임플란트 표면을 설명하는 등, 전통적인 방법으로 생체 성능을 예측하기위한 불충분하다. 생체 역학 시험은 생체 재료 표면의 성능을 분석하기 위해 정확한 비교 용 플랫폼을 제공한다. 후보 임플란트 표면에 뼈의 고정 장치를 테스트하기 위해 개선 된 기계적 시험 방법이 제시된다. 이 방법은 치료의 모두 초기 및 후기 단계에 적용 화학적 또는 기계적으로 변형 된 표면의 범위에 이용 될 수있다 -하지만 부드러운없는 표면. 정의 직사각형 임플란트는 남성의 Wistar 쥐의 원위 대퇴골의 양측에 배치하고 주위의 뼈를 수집하고 있습니다. 시험편 준비 및 소설 이탈 금형 및 중단을 사용하여 화분된다시험은 기계적 시험기를 사용하여 수행된다. 이 방법은 정확하게 수직, 또는 병렬, 임플란트 표면의 평면에 중단 힘의 정렬이 가능하고, 테스트를 위해 정확한 임플란트 영역을 분리하는 정확하고 재현성있는 방법을 제공합니다.

모든 동물은 수술에서 자신의 회복 다음 시간에 자신의 보행 활동을 증가했다. 우리는 최근에 12를보고 것처럼 부하가 서로 다른 스케일 범위의 지형에 차등 효과를 가지고 있기 때문에 중요합니다. 기계적 시험을 다음 시험편을위한 대표적인 힘 / 변위 곡선은도 9a에 제시되어 있으며, 각 임플란트 표면에 대한 평균 데이터는도 9b에 제시되어있다. 각 시험편에 의해 달성되는 최대 하중 값은 기록 및 그룹 값은 비교를 위해 (그룹 당 n = 28)을 평균 하였다. GB-DCD 표면은 기본 microtopographically 복잡한 표면에 중첩 서브 마이크론 지형으로, 수정되지 않은 GB 마이크로 표면 (P &lt;0.0001) (그림 9B)보다 훨씬 높은 중단 힘 값을했다. 기계적 시험에 따라, 그것은 관찰 할 수있는 대상에서 골절 표본의 92 %(그림 10)...

후보 임플란트 표면에 테스트 뼈 고정 장치를 기계적으로하는 개선 된 방법이 제공됩니다. 이 방법은 정확하게 수직 또는 병렬, 임플란트 표면의 평면에 중단 힘의 정렬이 가능하고, 정확한 임플란트 지역으로 중단 힘을 지시하는 정확한 방법을 제공합니다.

Recent advances in material science have led to a substantial increase in the topographical complexity of implant surfaces, both on a micro- and a ...

이 절차의 전반적인 목표는 새로 형성된 재생골의 후보 임플란트 표면에 대한 고정력과 안정성을 평가하는 것입니다. 이는 먼저 두 그룹의 맞춤형 티타늄 임플란트를 제작함으로써 수행됩니다. 한 그룹은 하부 미세 지형을 생성하기 위해 표준 그리트 블라스팅 처리를 하였고, 두 번째 그룹은 동일한 그리트 블라스팅 처리와 더불어 인산칼슘 나노 결정체(calcium phosphate nano crystals)를 중첩 처리하였습니다.두 번째 단계는 수컷 Wistar 쥐의 원위 대퇴골에 임플란트를 식립하고 9일 후에 대퇴골을 수집하는 것입니다. 다음으로, 대퇴골을 세척하고 임플란트 너비에 맞게 주변 뼈를 다듬어, 임플란트 양측에 피질궁이 남아 있는 기계적 테스트 시편을 준비합니다. 마지막 단계는 맞춤형 분리형 몰드를 사용하여 테스트 시편을 유동성 치과용 복합재에 고정함으로써 임플란트 주변 뼈 0.5 millimeters를 격리하고, 해당 시편에 대해 기계적 테스트를 수행하는 것입니다.궁극적으로, 기계적 테스트 결과는 후보 임플란트 표면이 새로 형성된 수복골의 고정 표면으로 작용할 수 있는 능력을 평가하는 지표를 제공합니다. 이 방법은 나노미터 규모의 골 결합부터 조밀한 마이크론 규모의 골 내성장에 이르기까지, 임플란트 표면 지형의 서로 다른 스케일 범위가 골 고정의 다양한 메커니즘에 미치는 중요성을 입증하는 데 활용될 수 있습니다. 이 기술은 특히 새로 형성된 수복골을 위한 고정 표면과 같은 후보 표면 설계의 효과를 측정하는 데 적합합니다.이는 기계적 시험 영역을 임플란트 표면으로부터 0.5 mm 이내로 제한하기 때문입니다. 이 방법은 임플란트 표면 설계에 따른 골 형성 영향에 대한 통찰을 제공할 수 있으며, 다른 금속, 세라믹 및 고분자 임플란트 재료에도 적용될 수 있습니다. 이 절차를 시작하려면, 상용 순수 티타늄으로 직사각형 모양의 티타늄 임플란트를 제작한 후, 장축을 따라 중앙에 구멍을 뚫고 동봉된 텍스트 프로토콜에 기술된 대로 임플란트를 위한 표면 처리를 수행하며, 부분 무작위 배정을 통해 임플란트를 왼쪽 대퇴골과 오른쪽 대퇴골에 각각 하나씩 할당하십시오.이렇게 하면 각 임플란트 유형이 한 마리의 동물에 하나씩 배치되어 통계 분석을 최적화할 수 있습니다. 모든 동물 실험 절차와 마찬가지로, 본 절차를 위한 실험을 시작하기 전에 지역 동물 관리 위원회로부터 프로토콜 승인을 받으십시오. 수술 시 체중이 200에서 250 g 사이인 어린 Wistar 랫드를 준비하십시오.유도마취를 위해 흡입 마취법을 사용하여 쥐를 한 마리씩 진정시킵니다. 1 L/min의 유량으로 산소 내 4% isof fluorine을 투여합니다. 그 후, 1 L/min의 아산화질소와 0.6 L/min의 산소 혼합물 내 2% isof fluorine을 사용합니다.진정 상태를 유지하기 위해, 절차를 계속 진행하기 전 표준 발가락 꼬집기 테스트를 실시하여 진정이 효과적으로 이루어졌는지 확인합니다. 완전히 진정되면 양쪽 눈에 인공눈물 연고를 도포하고, kg당 0.01 내지 0.05 mg의 buprenorphine을 피하 주사하여 수술 전 진통제를 투여합니다. 다음으로, 각 뒷다리의 전외측 부위를 제모한 후 10% Betadine과 70% ethanol을 번갈아 가며 세 번 닦아 수술 부위를 소독합니다.15번 수술용 메스를 사용하여 처치 중 저체온증을 방지하기 위해 쥐를 온수 순환 패드 위에 놓습니다. 피부를 절개하고 허벅지의 가측면을 따라 절개하여 근육을 노출시킵니다. 그 다음, 둔성 박리를 통해 근육 조직을 최소 침습적인 방식으로 밀어내어 대퇴골 원위부를 노출시킵니다.다음으로, 골막 거상기를 사용하여 대퇴골을 덮고 있는 얇은 골막 층을 긁어내어 드릴링을 위한 피질골을 완전히 노출시킵니다. 둔성 박리나 골막 제거 과정에서 성장판이나 무릎 관절의 관절 연골이 손상되지 않도록 주의하십시오. 대퇴골을 세척하고 점검한 후, 대퇴골을 외측으로 회전시켜 원위 대퇴골의 전면을 노출시킵니다.또한, 드릴링 중 조직의 과열을 방지하기 위해 조직을 세척할 충분한 멸균 식염수를 준비하십시오. 드릴링 전, 캘리퍼를 사용하여 대퇴골 정중선을 따라 2.5 mm 간격으로 두 개의 구멍 위치를 측정합니다. 그다음, 치과용 핸드피스에 1.3 mm 치과용 버(burr)를 장착하고 전면 피질을 관통하여 구멍을 뚫습니다. 이어서, 핸드피스에 1.3 mm 트위스트 치과용 버를 장착하고 대퇴골의 반대편 피질까지 구멍을 확장하여 양측 피질을 관통하는 평행한 구멍을 만듭니다.마지막으로, 트위스트 버(twist burr)를 커스텀 측방 절삭 버(side cutting burr)로 교체하고, 이를 사용하여 근위부에서 원위부 방향으로 구멍들을 연결함으로써 임플란트 식립 부위를 형성합니다. 결손 부위가 완성되면, 부착된 바늘을 사용하여 생분해성 봉합사를 개구부를 통해 통과시킨 후 대퇴골 외측 피질을 따라 되돌립니다. 그런 다음 봉합사의 자유단에 임플란트를 끼워 결손 부위로 안내하여 압입 고정시킵니다.수술 후 회복 및 치유 초기 단계 동안 임플란트의 안정성을 확보하기 위해 대퇴골의 외측면에 봉합사를 묶습니다. 남은 봉합사를 사용하여 근육 조직을 폐쇄한 후, 수술용 스테이플을 사용하여 피부 조직을 재배치합니다. 마지막으로, 피하 주사를 통해 수술 후 진통제를 투여합니다.수술 부위에 감염 징후가 있는지 검사하고 매일 동물을 모니터링하십시오. 보행 능력을 완전히 회복하지 못한 동물이나 희생 시 대퇴골 골절이 발견된 동물은 제외하십시오. 희생 후, 대퇴골을 분리하고 주변 연조직을 제거하여 뼈를 깨끗이 세척하십시오. 조직의 수화 상태를 유지하기 위해 즉시 15% sucrose 완충 용액에 보관하십시오.기계적 테스트를 준비하기 위해, 식별 목적으로 측면 아치에 유성 마커로 얇은 검은색 선을 긋습니다. 다음으로, 고속 시스템에 부착된 원통형 다이아몬드 버를 사용하여 임플란트 너비에 맞게 뼈를 다듬습니다. 최종 테스트 시편은 임플란트의 각 면에 부착된 두 개의 뼈 아치로 구성됩니다.모든 테스트에는 로드셀이 장착된 기계적 시험 장치를 사용하고, 작동 속도를 30 millimeters per minute로 설정하십시오. 준비 또는 시험편 운송 중에 탈락한 아치에는 0 newton의 테스트 값을 할당하십시오. 먼저, 시험편을 맞춤형 분리형 몰드에 넣고 몰드의 후면에 안정화 플레이트를 배치하여 고정하십시오.그런 다음 피질골 아치(cortical arch) 주변을 흐름성 치과용 복합레진으로 둘러싸고, 사파이어 플라즈마 아크 고강도 광중합기를 사용하여 60초 동안 중합합니다. 이러한 설계는 일관된 테스트를 위해 임플란트 주변 골의 0.5 millimeter 영역을 격리할 수 있게 합니다. 중합 후 몰드를 열고 경화된 시편 블록을 제거합니다.다음으로, 테스트 시편의 사전 제작된 복제물을 바이스에 고정하고 장치를 인스트론(instron) 베이스의 중앙에 맞춥니다. 그런 다음 시편을 바이스 나사산에 배치하고, 임플란트를 통해 10 pound 나일론 낚싯줄을 통과시켜 느슨한 끝부분을 이동식 크로스헤드에 연결함으로써 시편을 시스템에 고정합니다. 일관성을 위해 항상 외측(lateral side)을 먼저 라벨링하고 테스트하십시오. 이어서, 이전과 동일하게 파손이 일어날 때까지 30 millimeters per minute의 속도로 크로스헤드를 시편에서 멀어지는 방향으로 이동시킵니다.임플란트 표면에서 뼈가 분리되면, 내측 아치(medial arch)에 대해 이 과정을 반복한 후 해부 현미경을 사용하여 임플란트 표면을 관찰하십시오. 여기에는 인산칼슘 나노 결정의 추가 여부에 따른 그리트 블라스팅(grit blasted) 처리된 임플란트 표면의 SEM 이미지가 나와 있습니다. 수정된 나노 표면은 10,000 x 배율에서는 대조군 표면과 비슷해 보이지만, 100,000 x 배율로 관찰하면 인산칼슘 나노 결정에 의해 생성된 중첩된 나노 지형이 매우 뚜렷하게 나타납니다.대표적인 강제 변위 곡선이 여기에 제시되어 있습니다. 빨간색 선은 미세 지형적으로 복잡한 표면을 나타내며, 검은색 선은 인산칼슘 나노 결정이 중첩된 임플란트를 나타냅니다. 인산칼슘 서브마이크론 지형적 특징이 추가된 표면은 수정되지 않은 미세 지형 표면보다 유의하게 더 높은 파괴력을 보였습니다.기계적 시험 후 파단면을 분석한 결과, 흐름성 치과용 복합레진으로 뼈를 감싼 시편의 92%가 목표 임플란트 영역 내에서 파단되었습니다. 이 절차를 수행할 때, 테스트 시편의 크기와 무게가 매우 작으므로 포팅(potting) 시 세심한 주의를 기울이는 것이 중요합니다. 시편을 정확하게 배치하기 어려우므로, 치과용 복합레진을 도포하기 전에 모든 요소를 적절하게 정렬해야 합니다.이 절차를 마친 후, 주사전자현미경의 후방 산란 전자 이미징과 같은 고급 이미징 방법을 통해 훨씬 더 높은 배율에서 골 임플란트 상호작용에 관한 추가적인 질문들에 대한 답을 얻을 수 있습니다.

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Research

연구

JoVE Journal

Bioengineering

생명공학

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섬유에 대 한 품질 관리를 향상 시키기 위해 설치 방법 강화 폴리머 스파이크 앵커

이 프로토콜 분석 endochondral 뼈 쥐에서 치유 하는 데 사용할 수 있습니다 대 퇴 골 골절의 표준화 된 안정화를 위한 intramedullary 나사를 사용 하 여 최소 침 습 osteosynthesis 기술을 설명 합니다.

Endochondral 골절 표준화 된 Biomechanical 조건 하에서 쥐에서 치유를 분석 하는 최소 침 습 모델

이 프로토콜은 맞춤형 맞춤 3D 인쇄 설비를 사용하여 뮤린 힘줄에 대한 효율적이고 재현 가능한 인장 생체 역학 테스트 방법을 설명합니다.

뮤린 힘줄의 생체 역학 테스트

쥐 모델에 임플란트를 배치하는 것은 임상 연구에 필수적인 실험 절차입니다. 이 연구는 당뇨병 및 골다공증이 있는 쥐 모델의 경골에 티타늄 임플란트를 이식하기 위한 포괄적인 수술 프로토콜을 제시합니다.

당뇨병 및 골다공증의 쥐 경골 모델을 위한 외과적 뼈 이식 기술

이 연구는 내고정 또는 외부 고정 없이 하중 지지 조건에서 뼈 대체 재료의 기계적 및 골형성적 성능을 평가하기 위해 쥐 대퇴골 반분절 결손 모델을 구축하였습니다.

하중 지지 부위에서 뼈 대체 성능 평가를 위한 쥐의 반분절 골단골 결손 모델

우리는 다양한 계층적 수준에서 뼈 재생을 평가하는 프로토콜을 제안합니다. 이 다중 모달 접근법은 다양한 길이 척도에서 구조 분석을 가능하게 하여 시료 준비의 문제를 효과적으로 해결합니다. 또한 생체 재료가 뼈 재생을 촉진하는 효과를 평가하는 신뢰할 수 있는 워크플로우를 제공합니다.

골 재생 및 스캐폴드 성능 평가를 위한 다중 모드 접근법

다양한 표본 연령에 맞춘 조정 방법을 중점적으로 다루어, 마우스 경동맥의 수동적 기계적 테스트 방법을 설명합니다. 절차에는 동맥의 in vivo 길이 결정, 압력 마이오그래프(pressure myograph) 장착, 데이터 기록, 무부하 치수 측정 및 결과 데이터 분석이 포함됩니다.

마우스 경동맥의 동맥의 기계적 시험 : 신생아부터 성인까지

배우세요 뼈 이식체 표면과 재생 뼈의 고정력 및 안정성을 평가하는 향상된 기계적 시험 방법을 Wistar 래트를 사용하여. 이 기법은 정밀한 파괴 힘 정렬을 통해 임플란트 안정성 연구의 정확도를 높입니다.

뼈 이식 앵커리지 평가하는 향상된 기계적 시험 방법

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