Een abonnement op JoVE is vereist om deze inhoud te bekijken. Log in of start vandaag met uw gratis proefperiode.

Methodenartikel

Nabootsen en het meten van occlusaal erosieve tand dragen met het "wrijven & Roll" en contactloze Profilometry

11.1K weergaven

⸱

DOI:

10.3791/56400

⸱

2 februari 2018

 ,  ,  , 
1Department of Dentistry, Radboud University Medical Center

In dit artikel

Samenvatting

De Rub & Roll kunnen nabootsen de kauwen cyclus, waardoor variatie van kauwen kracht, glijden afstand kauwen snelheid, aantal cycli, en frequentie, met een combinatie van erosieve en schurende uitdagingen kan resulteren in een complexe simulatie van mondelinge vergrijzing.

Samenvatting

Kauwen, drinken en occasionele tand slijpen zal resulteren in fysiologische tand slijtage tijdens een leven. Extreme uitdagingen, zoals tandenknarsen of gewone kauwen op vreemde voorwerpen, kunnen leiden tot overmatige slijtage. Onlangs, de rol van erosie bij het versnellen van de mechanische tand slijtage is erkend, maar de wisselwerking tussen chemische en mechanische slijtage processen is nog niet uitgebreid onderzocht. Ons laboratorium introduceerde onlangs een nieuwe mondelinge slijtage simulatie apparaat, de Rub & Roll, waarmee de gebruiker voor het uitvoeren van slijtage en laden van de studies afzonderlijk of gelijktijdig in een erosieve en/of schurende omgeving. Dit manuscript beschrijft een toepassing van het apparaat: de gecombineerde mechanische en erosieve laden van uitgepakte mens (pre) kiezen in een gesimuleerde kauwen beweging, met een gecontroleerde toepassing van kracht, snelheid, vloeistof, en tijd, en de toepassing van contactloze profilometry in het visualiseren en het meten van het resulterende patroon van de slijtage. De occlusaal morfologie die is gemaakt in het experiment met het hoogste niveau van de laden is zeer vergelijkbaar met de klinische presentatie van erosieve slijtage.

Inleiding

De mondholte kan worden beschouwd als een barre omgeving: vocht, temperatuurveranderingen als gevolg van warme en koude voedselinname en mechanische belasting met een aantal van de sterkste spieren in het menselijk lichaam. Tanden, echter zijn bij uitstek uitgerust om deze uitdagingen weerstaan. Het glazuur is zeer moeilijk, en het dentine onder voorkomt dat de relatief Bros emaille breken. De minerale component van beide materialen, hydroxyapatiet is van zeer lage oplosbaarheid en in evenwicht met het speeksel oververzadigd. Kauwen, drinken en occasionele tand slijpen zal resulteren in fysiologische tand slijtage tijdens een levensduur1,2,3. Extreme uitdagingen, zoals tandenknarsen of gewone kauwen op vreemde voorwerpen, kunnen leiden tot overmatige slijtage. Onlangs, de rol van erosie bij het versnellen van de mechanische tand slijtage is erkend. Tand erosie is uitgebreid bestudeerde in vitro, maar de gebruikte modellen zijn over het algemeen eenvoudig geweest, en mechanische factoren zijn grotendeels genegeerd. De klinische wisselwerking tussen chemische en mechanische slijtage processen is dus niet volledig begrepen4.

Vele in vitro erosie en erosieve slijtage studies hebben gebruikt eenvoudige zuur onderdompeling plat gepolijst glazuur of dentine monsters, met behulp van hardheid verlies of profilometry als de meting benaderen5. De invoering van een schurende component heeft meestal betrokken tand actie, borstelen of soms tong of geëmailleerde cusp glijdende contacten6. Dergelijke studies hebben aangetoond dat glazuur erosie resultaten in een zachte toplaag, die gemakkelijk is abraded. Vlakke oppervlakken zijn meestal nodig omdat de mechanische belasting-apparaat kan niet overweg met ongelijke oppervlakken, en de meettechnieken voor ongelijke oppervlakken ook ingewikkelder zijn. Echter meest erosieve tand slijtage bij adolescenten wordt gezien op occlusaal cuspen en slijtage door het kauwen van voedsel naar de meest relevante mechanische factor in occlusaal erosieve slijtage verwachting. De ideale mondelinge slijtage-machine die het mondelinge milieu in alle details bootst niet bestaat, en de meeste in vitro modellen zal niet toestaan voor natuurlijke occlusaal oppervlakken van tanden te worden beide blootgesteld of gemeten7,-8.

Ons laboratorium introduceerde onlangs een nieuw apparaat, die voldoet aan veel van de Heintze7 specificaties en toleranties van mondelinge slijtage simulatiemodellen, en waarmee de gebruiker studies te verrichten slijtage en laden afzonderlijk of tegelijkertijd een erosieve en/of schurende milieu. Het nieuwe apparaat (Rub & Roll) bestaat uit een opzwepende machine en een container (Figuur 1a). In de container, kan een cilinder met monsters worden gemonteerd. Tussen de cilinder en de binnenwand van de container tot meer staven worden geplaatst (Figuur 1b). Door de opzwepende motor te starten, wordt de staaf gedraaid over de specimens in de cilinder (Figuur 1 c). Met shims, kunnen verschillende krachten op de monsters worden toegepast. Voor een uitgebreide beschrijving van het ontwerp verwijzen bouw, mechanisme van de werking en functies van het apparaat naar de papier invoeren en het apparaat9bespreken. Het apparaat is robuust, technisch niet veeleisend, en gelijktijdig ladingen kunt toepassen op 32 exemplaren. De antagonist kracht gaat over het oppervlak van het model met behoud van soepele, continu contact, die vergelijkbaar met normale kauwen10 is. Hier presenteren we een toepassing op model erosieve slijtage van de occlusaal oppervlakken van natuurlijke gebitselementen, en wij laten zien dat de klinische relevantie en de veelzijdigheid van de methode.

Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.

Protocol

Collectie van de tanden gebruikt in dit experiment werd uitgevoerd overeenkomstig de richtsnoeren van de regionale Commissie voor medische ethiek.

1. specimen Collection en bereiding van de monsters

  1. Verzamelen 24 geluid uitgepakte mens (pre) kiezen uit tandartspraktijken en borstel met puimsteen in een lage snelheid handinstrument aan een schoon (geen puin, geen gingival restanten) en soepele tand oppervlakte, en ten slotte spoel voor 15 s onder stromend kraantjeswater.
  2. Het insluiten van de monsters te laten passen in de uitsparingen (12 mm x 15 mm x 27.5 mm) van de cilinder van het apparaat.
    1. Smelt de indruk-compound (een stok van 113 g) op een kookplaat (50 ° C) voor ongeveer 10 min en dompel het occlusaal deel van de Kies in de gesmolten stof, die betrekking hebben op het occlusaal oppervlak. Plaats de Kies ondersteboven op een microscoopglaasje en druk naar beneden totdat alle beker tips raak het glas en wacht ± 30 s totdat de indruk compound afgekoeld en set, tot vaststelling van de tand.
    2. Een spuit kunt giet 10 mL van polymethylmethacrylaat (PMMA) mengsel in een siliconen mal met binnenafmetingen van 12 mm x 15 mm x 27.5 mm. Mix PMMA in een zuurkast (verhouding 13 g polymeer: 10 mL monomeer) voor ongeveer 25 s met behulp van een spatel. Laat staan voor 15 s zodat alle luchtbellen voordat u gebruikt ontsnappen kunnen.
    3. Het microscoopglaasje ondersteboven en het opschorten van de Kies in de siliconen mal gevuld met PMMA. Druk de dia naar beneden totdat het raakt de schimmel. De stromende fase duurt circa 1,5 min bij kamertemperatuur.
    4. Na het instellen van de PMM-bij kamertemperatuur en 1000 hPa gedurende 20 minuten, verwijder het microscoopglaasje en de ingesloten tand uit de siliconen mal.
    5. Meet de totale hoogte van de ingesloten Kies en aanpassen van de hoogte tot precies 27.3 mm door stapsgewijs de uitgeharde PMMA verwijderen vanaf de onderkant met een freesmachine is uitgerust met een kotter frezen van 16 mm.

2. voorbereiding van de demineralisatie oplossing

  1. Voeg 0,1 M melkzuur (50 g), 1.5 mM CaCl2 (1.103 g), 0,9 mM KH2PO4 (0.612 g), 10 mL 1% chloramine, 0,5 ppm F (2,5 mL van 1.000 ppm Fluorid standaard oplossing) aan 4.900 mL gedeïoniseerd water op een opzwepende plaat.
  2. Titreer met 10 M KOH (± 50 mL) op een pH van 4.8 met gekalibreerde pH glaselektrode.

3. voorbeeld van de montage en Machine-instellingen van de Rub & Roll (Figuur 1)

  1. De cilinder uit de container verwijderen en plaatsen van 24 exemplaren in de uitsparingen in de cilinder van de Rub & Roll.
  2. Aanpassen om aan te passen laden kracht, het uitsteeksel van het specimen uit de cilinder door het plaatsen van een shim in de uitsparing valt onder het model. Voor onbelast (0, N) van 8 exemplaren, gebruik geen shim, en voor 30 N (8 exemplaren) en 50 N (8 exemplaren), gebruik een shim van 1 mm en 1.5 mm, respectievelijk.
  3. De 2 delen van de cilinder monteren en veilig met een M6 bout en plaats de cilinder in de container.
  4. Vul de container met 500 mL demineralisatie oplossing.
  5. Breng het laden: een PVC-buis (hardheid 73 Shore A) met een buitendiameter van 14 mm en een inwendige diameter 10 mm met een tussenvoegsel van een roestvrij staal 316 rod (hardheid 130-150 HB) met een diameter van 9 mm.
  6. Zet van de rotatiesnelheid naar 20 rpm, te simuleren van klinische kauwen frequentie, en laat het apparaat draaien onafgebroken.
  7. Vervang de demineralisatie-oplossing en de PVC-buis tijdens het experiment, en controleer de pH met een gekalibreerde glazen elektrode tweemaal per week.
  8. Na 3 maanden (overeenkomend met ongeveer 1.500.000 cycli) verbreken de cilinder de container en het model verwijderen door het demonteren van de 2 delen van de cilinder, en het model opslaan in gedeïoniseerd water.
    Opmerking: Alle exemplaren zijn gescand vóór en na het laden in de Rub & Roll, met behulp van een contactloze profilometer.

4. Profilometric scannen, analyse en aftrekken

  1. Genereer een topografische meting van het monster met behulp van een profilometer.
  2. Schakel apparatuur: computer, PSU module en sensor controller. Plaats de juiste sensor en veilig met Duimschroef. Vervolgens schuif voorzichtig de optische vezel in de controller van de sensor.
  3. Selecteer de juiste sensor op de sensor-controller. De controller van de sensor zal tonen 4 opties (F1 - F4). Druk op F4 tweemaal en het confocal sensor-menu wordt weergegeven.
    1. Druk op F3 (sensor naar keuze) en ga naar 2-10.000 µm. Selecteer (10 mm) en drukt u op F4. Druk op F1 en F4 (Ja) Kies instellingen opslaan in EEPROM. Selecteer LED intensiteit en draai naar plaats "± 9 o'clock" en druk op F4 - F2 - F4 nemen een 'donkere reference' van de sensor.
  4. Open de software en kies de optie "aansluiten" op het apparaat. Wees ervan bewust dat de meting tabel automatisch naar de "home positie" zoekopdracht verplaatst. Het startscherm verschijnt op het display. Drukt u op extra in de menubalk, gevolgd door de sensor selectie en kies Sensor S29 | 10 - 10.000 µm.
    1. Drukt u op extra in de menubalk, gevolgd door de samplefrequentie en kies 300 Hz. Druk op Opties in de menubalk, gevolgd door snelheidssensor en kies 0 - 100%.
  5. Selecteer Scan in de menubalk. Selecteer vervolgens de sleutel verplaatsen fase. Druk op het gele gebied in het midden van het scherm om de metende tabel naar het centrum.
  6. Plaats het model in het midden van de meting tabel, gevolgd door het instellen van de juiste hoogte binnen het bereik van de sensor. Plaats de sensor boven het interessegebied van het specimen en pas de afstand van de sensor op zodanige wijze dat de volledige steekproef te scannen gebied zich bevindt binnen het focusbereik van de sensor. De sensor-controller wordt aangegeven of de hoogte binnen het bereik van de sensor een groene omgeving in de hoogte van de actuele gegevens tonen.
  7. Kies instellingen. De gemiddelde ingesteld op 2, om ervoor te zorgen dat elk gegevenspunt van de opgenomen is het gemiddelde van 2 metingen. Dit zal vertragen scansnelheid, maar scannen kwaliteit verhogen. Druk op OK om terug te keren naar het hoofdvenster van de scanner installatie na het beëindigen van de instellingen.
  8. Plaats de sensor balk op de linker bovenhoek van het specimen. Het totale scangebied ingesteld op 15 x 12 mm met een stap grootte in X en Y-richting van 40 µm (0,04 mm), nummer van stappen in X = 375 en Y = 300. Nogmaals, kleinere stappen zal toenemen scanresolutie, maar ook scannen tijd. Druk op scannen nu om te beginnen met scannen.
  9. Wanneer de scan is voltooid na ongeveer 10 min, selecteert u bestand in de menubalk, gevolgd door opslaan als te kiezen. De scans zijn gestandaardiseerd op zodanige wijze dat de schalen altijd op hetzelfde niveau zijn.
  10. Selecteer bestand in de menubalk, gevolgd door het kiezen van bestand openen. Selecteer kromtrekken in de menubalk. Filtert kromtrekken van 1 tot het elimineren van het lawaai van de scanning tabel en de sensor. Selecteer hoogste punt in de menubalk, en vinden het hoogste punt op de Kies.
  11. Selecteer extra in de menubalk, gevolgd door het kiezen van de optie-schaal aan de scan-configuratie. In de configuratie van de scan, stelt u de verschuiving in berekend door Z waarde hoogste punt (gemeten in 4.10) - 3500 mm. De reeks in het handboek, van 0 tot 3.6 mm, en pers Okee.
  12. Selecteer laadruimte in de menubalk naar de schaal opnieuw instellen. Selecteer bestand in de menubalk, gevolgd door opslaan als te kiezen.
  13. Aftrekken scans genomen op twee verschillende momenten in de tijd.
    1. Selecteer Open in het menu in de software. Zoek de originele scan en het gewijzigde bestand in de map scannen, Selecteer bestanden en druk op OK. Het optiesscherm wordt weergegeven, kiest u in de herverdeling optie: handleiding herverdeling optie; en in de compensatie respectievelijk de opties compenseren, toepassing op originele en passen aan gewijzigde.
    2. Selecteer venster in de menubalk, gevolgd door de optie weergave maken en ten slotte de optie cross sectieweergave.
  14. Selecteer het gewijzigde oppervlak en de gemodificeerde oppervlak over het oorspronkelijke oppervlak in horizontale, verticale en Z-richting (hoogte) verplaatsen door de controltoets ingedrukt en druk op de pijltoets-links en rechts voor horizontale richting; Houd de control-toets ingedrukt en druk op omhoog en pijl-omlaag voor een verticale richting; Houd de shift-toets ingedrukt en druk op boven en beneden pijl toets voor Z-richting op zodanige wijze dat het afgetrokken volume en hoogte weergegeven in de weergave van verschil zo laag mogelijk zijn.
  15. Selecteer bestand in de menubalk, gevolgd door het kiezen van opslaan opslaan als Output wordt gelezen als het gemiddelde volume verlies en gemiddelde hoogte verlies.

Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.

Resultaten

We blootgesteld menselijke molaire tanden (n = 8 per groep) naar een zure waterige oplossing met een pH van 4.8 in de Rub & Roll, voor 3 maanden. Dit komt overeen met een klinisch functionerende tijd van ongeveer 6 jaar. De mechanische belasting toegepast werd: onbelast (0, N), N 30 of 50 N.

Bedoel occlusaal hoogte verlies voor de drie fracties was: 76 min of meer 20 µm voor 0 N; 161 ± 40 µm voor 30 N; en nog 266 ± 101 µm voor 5...

Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.

Discussie

De hier gepresenteerde toepassing geeft een goede indruk van de klinische relevantie van de Rub & Roll. De occlusaal morfologie die is gemaakt in het experiment met het hoogste niveau van de laden is zeer vergelijkbaar met de klinische presentatie van erosieve tand slijtage (Figuur 5)11,12.

De veelzijdigheid van de opgerichte ligt allereerst bij de oplossingen gebruikt. In het eenvoudigste model, kan water...

Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.

Openbaarmakingen

De auteurs hebben niets te onthullen.

Dankbetuigingen

De auteurs hebben geen bevestigingen.

Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.

Materialen

Lijst van materialen gebruikt in dit artikel
NaamBedrijfCatalogusnummerOpmerkingen
Low speed handpieceKAVO, Leutkirch imm Allgäu, GermanyTandapparatuur
Brush for handpieceKAVO, Leutkirch imm Allgäu, GermanyTandapparatuur
PumishTandapparatuur
Human third molars
Impression compound greenKerr, Bioggio, SwitzerlandArt.nr. 00444
Microscope slideMenzel, Braunschweig, Germany76 x 26 mm
Autoplast Cold curing denture base materialCandulor, Wangen, Switzerland
Silicone mold with inside dimensions of 12 x 15 x 27.53M Espe Neuss, GermanyExpress STD
Pressure vesselAl Dente, Meckenbeuren, Germany581-009-024/25
Milling cutter ø16mmFormat, GermanyHSSCo8 nr. 21691600
Milling machineWeiss Machine ToolsWMD 20 LV
Rub&RollUMCN, Nijmegen The NetherlandsTechnische werkplaats
Rub&Roll containerUMCN, Nijmegen The NetherlandsTechnische werkplaats
Rub&Roll cylinder sample holderUMCN, Nijmegen The NetherlandsTechnische werkplaats
Rub&Roll motorUMCN, Nijmegen The NetherlandsTechnische werkplaats
Shim: Silicone plate massive 1 mm/ 1,5mm, 60 ± 5° Shore A, redPeter van den Berg afdichtingstechniek, Barendrecht
Lactid acid extra pure 88%Boom, The NetherlandsCAS nummer: 79-33-4
Calcium Chloride dihydrate CaCL2 .2H2OMerck, Darmstadt, GermanyCAS nummer: 10043-52-4
Pottassium dihydrogen Phosphate KH2PO4Merck, Darmstadt, GermanyCAS nummer: 7778-77-0
Chloramine T (sodium salt) trihydrate for synthesis CH3C6H4SO2NClNa·3H2OMerck, Darmstadt, GermanyCAS nummer: 7080-50-4
Natriumfluoride standard solution 1000mg/L F CertipurMerck, Darmstadt, GermanyCAS nummer: 7681-49-4
Deionized water
Kaliumhydroxide, pellets EMSURE analytical reagent KOHMerck, Darmstadt, GermanyCAS nummer: 1310-58-3
PVC tube(Hardness73 Shore A)outer diameter 14mm inner diameter 10mmDEUTSCH & NEUMANN, GermanyArt.nr. 3501014
Insert of a stainless steel 316 (Hardness 130–150 HB) diameter 9mmUMCN, Nijmegen The NetherlandsTechnische werkplaats
pH glass electrodeWTW, Weilheim, GermanySentix 61 103640
Non contact Profilometer Proscan 2100Scantron Industrial Products Ltd, Taunton, UKhttp://www.scantronltd.co.uk
Software version Proscan 2100 2.1.1.15A+ Sensor S29 / 10-10000 micronsScantron Industrial Products Ltd, Taunton, UK
Software version ProformScantron Industrial Products Ltd, Taunton, UK
Stereomicroscope Leicawww.leica-microsystems.comM50
Photocamera CanonCanon JapanEOS 50D
SyringeBD Plastipak, Spain20 ml.
HotplateSchott instruments MainzSLK1
Silone impression material (Vinyl Polysiloxane Expres)3M Espe, USARegular
Stirring PlateIKA Werke, GermanyKMO2 Basic

Referenties

  1. Anderson, K., Throckmorton, G. S., Buschang, P. H., Hayasaki, H. The effects of bolus hardness on masticatory kinematics. J Oral Rehabil. 29, 689-696 (2002).
  2. Koolstra, J. H. Dynamics of the human masticatory system. Crit Rev Oral Biol M. 13 (4), 366-376 (2002).
  3. Lepley, C. R., Throckmorton, G. S., Ceen, R. F., Buschang, P. H. Relative contributions of occlusion, maximum bite force, and chewing cycle kinematics to masticatory performance. Am J Orthod Dentofac. 13, 606-613 (2011).
  4. Lee, A., He, H., Lyons, K., Swain, M. V. Tooth wear and wear investigations in dentistry. J Oral Rehabil. 39, 217-225 (2012).
  5. Lussi, A., Megert, B., Shellis, R. P., Wang, X. Analysis of the erosive effect of different dietary substances and medications. Br J Nutr. 107, 252-262 (2012).
  6. Vieira, A., Overweg, E., Ruben, J. L., Huysmans, M. C. Toothbrush abrasion, simulated tongue friction and attrition of eroded bovine enamel in vitro. J Dent. 34 (5), 336-342 (2006).
  7. Heintze, S. D. How to qualify and validate wear simulation devices and methods. Dent Mater. 22, 712-734 (2006).
  8. Lambrechts, P., Dibbles, E., van Landuyt, K., Peumans, M., van Meerbeek, B. How to simulate wear? Overview of existing methods. Dent Mater. 22, 693-701 (2006).
  9. Ruben, J. L., Roeters, F. J. M., Montagner, A. F., Huysmans, M. C. D. N. J. M. A multifunctional device to simulate oral ageing: the "Rub&Roll". J Mech Behav Biomed Mater. 30, 75-82 (2014).
  10. Xu, W. L., et al. Review of the human masticatory system and masticatory robotics. Mech Mach Theory. 43, 1353-1375 (2008).
  11. Abrahamsen, T. C. The worn dentition pathognomonic patterns of abrasion and erosion. Int Dent J. 55, 268-276 (2005).
  12. Khan, F., Young, W. G., Law, V., Priest, J., Daley, D. J. Cupped lesions of early onset dental erosion in young southeast Queensland adults. Aust Dent J. 46, 100-107 (2001).
  13. Montagner, A. F., et al. Bonding Efficacy and Fracture Pattern of Adhesives Submitted to Mechanical Aging with the Rub&Roll Device. J Adhes Dent. 19, 59-68 (2017).
  14. Martinez Choy, S. E., Lenz, J., Schweizerhof, K., Schmitter, M., Schindler, H. J. Realistic kinetic loading of the jaw system during single chewing cycles: a finite element study. J Oral Rehabil. 44, 375-384 (2017).

Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.

Herprints en machtigingen

Meer artikelen verkennen

Rub&Roll-apparaatmechanische belastingerosieve omgevinggesimuleerde kauwbewegingprofilometrische subtractieslijtagepatroonanalysedemineralisatielosunglichtmicroscopie
Nabootsen en het meten van occlusaal erosieve tand dragen met het "wrijven & Roll" en contactloze Profilometry
Neem contact met ons op
Aanbevelen aan de bibliotheek

Privacy

Gebruiksvoorwaarden

Beleidsoverzicht

Copyright © 2026 MyJoVE Corporation. Alle rechten voorbehouden.