Name: Skurcz kompozytu dentystycznego w symulowanej ubytku mierzony za pomocą cyfrowej korelacji obrazu (Wideo) | JoVE Journal
Uploaded: 2014-07-21T13:00:00.000+00:00
Duration: 8 min 45 s
Description: Poznaj metodę cyfrowej korelacji obrazu do analizy skurczu kompozytu dentystycznego w symulowanym ubytku zębowym. Technika ta pozwala wizualizować rozkład odkształceń i identyfikować obszary ryzyka odbondowania.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

To badanie było wspierane przez Minnesota Dental Research Center for Biomaterials and Biomechanics (MDRCBB).

Uwaga: Trzy kompozyty z żywicy dentystycznej były badane przy użyciu szklanych wnęk: Z100, Z250 i LS, zgodnie z listą materiałów. Wśród nich LS jest znany jako kompozyt żywiczny o niskiej kurczliwości o skurczu objętościowym około 1,0%, znacznie niższym niż w przypadku Z250 i Z100 (odpowiednio ~2% i ~2,5%)18-19. Sprzęt i inne materiały użyte w tym opracowaniu są również podane w Wykazie Materiałów.
1. Przygotowanie wnęki modelu
<ol>
	<li>Pokrój długi cylindryczny pręt szklany o średnicy 10 mm na krótkie pręty o długości 10 mm za pomocą wolnoobrotowej piły diamentowej.</li>
	<li>Wytnij wgłębienie mezjalno-okluzyjno-dystalne (MOD) (Rysunek 1) o wymiarach 3 mm (szerokość) x 2 mm (głębokość) w każdej próbce za pomocą przystosowanej wolnoobrotowej piły diamentowej.</li>
	<li>Wypoleruj każdą cylindryczną próbkę, aby utworzyć płaską powierzchnię prostopadłą do długości wnęki, o wymiarach pokazanych na rysunku 1. Płaska powierzchnia umożliwia precyzyjne ustawianie ostrości i kalibrację obrazu na uzupełnieniu. Odtąd będzie ona nazywana powierzchnią obserwacyjną.</li>
	<li>Przygotuj trzy próbki dla każdego z trzech badanych materiałów: Z100, Z250 i LS; patrz tabela materiałów.</li>
</ol>
2. Wypełnianie ubytków kompozytem żywicznym
<ol>
	<li>Nałóż cienką warstwę Ceramic Primer za pomocą pędzla, aby sylianizować wszystkie szklane powierzchnie wnęki. Pozwala to na sklejanie powierzchni szklanych z kompozytami żywicznymi.</li>
	<li>Po około 1 minutach nałóż cienką warstwę kleju. Do kompozytów LS należy stosować system LS Adhesive, a do kompozytów Z100 i Z250 Adper Single Bond Plus.</li>
	<li>Klej utwardzić światłem utwardzającym i czasem utwardzania (10-20 sekund) zgodnie z instrukcją producenta (tabela materiałów).</li>
	<li>Zakryj wszystkie szklane powierzchnie otaczające uzupełnienie czarną taśmą z wyjątkiem powierzchni obserwacyjnej, jak pokazano na rysunku 2. Ma to na celu uniknięcie sytuacji, w której światło utwardzające dociera do kompozytu żywicznego przez otaczające przezroczyste szkło, co nie zdarza się w prawdziwych zębach.</li>
	<li>Wypełnij ubytek kompozytem żywicznym i zeskrob nadmiar, aby spłaszczyć wszystkie powierzchnie.</li>
</ol>
3. Malowanie powierzchni
<ol>
	<li>Rozpyl cienką warstwę białej farby na powierzchnię obserwacyjną, która teraz zawiera część kompozytu żywicznego.</li>
	<li>Natychmiast posyp farbę czarnym drobnym węglem drzewnym w proszku, aby uzyskać plamki o wysokim kontraście. Nieregularne kształty plamek pomogą oprogramowaniu DIC zidentyfikować je i śledzić ich ruchy.</li>
</ol>
4. Przykładowy montaż, utwardzanie i fotografowanie
<ol>
	<li>Odnosząc się do rysunku 2, umieść próbkę (E) w uchwycie (C) i dokręć ją śrubą (D). Następnie umieść całe urządzenie na końcu dużej belki poziomej.</li>
	<li>Przymocuj kamerę CCD i żółtą diodę LED z żółtym oświetleniem do tej samej wiązki tak, aby były skierowane w stronę powierzchni obserwacyjnej.</li>
	<li>Za pomocą statywu z regulowanymi zaciskami ustaw lampę utwardzającą tak, aby jej końcówka znajdowała się około 1 mm nad próbką.</li>
	<li>Zrób zdjęcie próbki, aby dostarczyć obraz referencyjny przed utwardzeniem.</li>
	<li>Utwardzamy kompozyt żywiczny przez 20 sek.</li>
	<li>Zrób kolejne zdjęcie po 5 minutach od utwardzenia.</li>
	<li>Umieść blok kalibracyjny w tej samej pozycji co powierzchnia obserwacyjna i zrób zdjęcie. Blok kalibracyjny zawiera tablicę okrągłych kropek o dokładnie znanym rozmiarze i odstępach.</li>
</ol>
5. Analiza obrazu za pomocą oprogramowania DIC
<ol>
	<li>Zaimportuj dwa zdjęcia wykonane dla każdej próbki, jedno przed i jedno po utwardzeniu, do oprogramowania DIC.</li>
	<li>Skalibruj wymiary obrazów i skoryguj zniekształcenia obrazu, korzystając z obrazu bloku kalibracyjnego.</li>
	<li>Umożliwia zdefiniowanie obszaru zainteresowania na powierzchni obserwacji do analizy.</li>
	<li>Zdefiniuj rozmiar kwadratowych okien podzbioru jako 64 x 64 piksele dla pierwszej iteracji i 32 x 32 piksele dla drugiej iteracji20. Zdefiniuj nakładanie się jako 50%.</li>
	<li>Skoreluj obraz wykonany po utwardzeniu z obrazem referencyjnym wykonanym przed utwardzeniem, aby obliczyć przemieszczenie i rozkład odkształceń.</li>
</ol>

<ol><li>Palin, W. M., Fleming, G. J. P., Nathwani, H., Burke, F. J. T., Randall, R. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((In+vitro+cuspal+deflection+and+microleakage+of+maxillary+premolars+restored+with+novel+low-shrink+dental+composites%5BTitle%5D)+AND+%22Dental+Materials%22%5BJournal%5D)">In vitro cuspal deflection and microleakage of maxillary premolars restored with novel low-shrink dental composites.</a> Dental Materials. 21, 324-335 (2005).</li>
<li>Li, H., Li, J., Yun, X., Liu, X., Fok, A. S. -L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Non-destructive+examination+of+interfacial+debonding+using+acoustic+emission%5BTitle%5D)+AND+%22Dental+Materials%22%5BJournal%5D)">Non-destructive examination of interfacial debonding using acoustic emission.</a> Dental Materials. 27, 964-971 (2011).</li>
<li>Dijken, J. W., Lindberg, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Clinical+effectiveness+of+a+low-shrinkage+resin+composite%3A+a+five-year+evaluation%5BTitle%5D)+AND+%22J+Adhes+Dent%22%5BJournal%5D)">Clinical effectiveness of a low-shrinkage resin composite: a five-year evaluation.</a> J Adhes Dent. 11, 143-148 (2009).</li>
<li>Yamazaki, P. C. V., Bedran-Russo, A. K. B., Pereira, P. N. R., Swift, E. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Microleakage+Evaluation+of+a+New+Low-shrinkage+Composite+Restorative+Material%5BTitle%5D)+AND+%22Operative+Dentistry%22%5BJournal%5D)">Microleakage Evaluation of a New Low-shrinkage Composite Restorative Material.</a> Operative Dentistry. 31, 670-676 (2006).</li>
<li>Watts, D. C., Cash, A. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Determination+of+polymerization+shrinkage+kinetics+in+visible-light-cured+materials%3A+methods+development%5BTitle%5D)+AND+%22Dental+materials+%3A+official+publication+of+the+Academy+of+Dental+Materials%22%5BJournal%5D)">Determination of polymerization shrinkage kinetics in visible-light-cured materials: methods development.</a> Dental materials : official publication of the Academy of Dental Materials. 7, 281-287 (1991).</li>
<li>Gee, A. J., Davidson, C. L., Smith, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+modified+dilatometer+for+continuous+recording+of+volumetric+polymerization+shrinkage+of+composite+restorative+materials%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Dentistry%22%5BJournal%5D)">A modified dilatometer for continuous recording of volumetric polymerization shrinkage of composite restorative materials.</a> Journal of Dentistry. 9, 36-42 (1981).</li>
<li>Sakaguchi, R. L., Sasik, C. T., Bunczak, M. A., Douglas, W. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Strain+gauge+method+for+measuring+polymerization+contraction+of+composite+restoratives%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Dentistry%22%5BJournal%5D)">Strain gauge method for measuring polymerization contraction of composite restoratives.</a> Journal of Dentistry. 19, 312-316 (1991).</li>
<li>Fogleman, E. A., Kelly, M. T., Grubbs, W. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Laser+interferometric+method+for+measuring+linear+polymerization+shrinkage+in+light+cured+dental+restoratives%5BTitle%5D)+AND+%22Dental+Materials%22%5BJournal%5D)">Laser interferometric method for measuring linear polymerization shrinkage in light cured dental restoratives.</a> Dental Materials. 18, 324-330 (2002).</li>
<li>Arenas, G., Noriega, S., Vallo, C., Duchowicz, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Polymerization+shrinkage+of+a+dental+resin+composite+determined+by+a+fiber+optic+Fizeau+interferometer%5BTitle%5D)+AND+%22Optics+Communications%22%5BJournal%5D)">Polymerization shrinkage of a dental resin composite determined by a fiber optic Fizeau interferometer.</a> Optics Communications. 271, 581-586 (2007).</li>
<li>Demoli, N., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Digital+interferometry+for+measuring+of+the+resin+composite+thickness+variation+during+blue+light+polymerization%5BTitle%5D)+AND+%22Optics+Communications%22%5BJournal%5D)">Digital interferometry for measuring of the resin composite thickness variation during blue light polymerization.</a> Optics Communications. 231, 45-51 (2004).</li>
<li>Sharp, L. J., Choi, I. B., Lee, T. E., Sy, A., Suh, B. I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Volumetric+shrinkage+of+composites+using+video-imaging%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Dentistry%22%5BJournal%5D)">Volumetric shrinkage of composites using video-imaging.</a> Journal of Dentistry. 31, 97-103 (2003).</li>
<li>Feilzer, A. J., De Gee, A. J., Davidson, C. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Setting+stress+in+composite+resin+in+relation+to+configuration+of+the+restoration%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Dental+Research%22%5BJournal%5D)">Setting stress in composite resin in relation to configuration of the restoration.</a> Journal of Dental Research. 66, 1636-1639 (1987).</li>
<li>Li, J., Fok, A. S., Satterthwaite, J., Watts, D. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Measurement+of+the+full-field+polymerization+shrinkage+and+depth+of+cure+of+dental+composites+using+digital+image+correlation%5BTitle%5D)+AND+%22Dental+Materials%22%5BJournal%5D)">Measurement of the full-field polymerization shrinkage and depth of cure of dental composites using digital image correlation.</a> Dental Materials. 25, (2009).</li>
<li>Chuang, S. -F., Chang, C. -H., Chen, T. Y. -F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Spatially+resolved+assessments+of+composite+shrinkage+in+MOD+restorations+using+a+digital-image-correlation+technique%5BTitle%5D)+AND+%22Dental+Materials%22%5BJournal%5D)">Spatially resolved assessments of composite shrinkage in MOD restorations using a digital-image-correlation technique.</a> Dental Materials. 27, 134-143 (2011).</li>
<li>Arakawa, A., Morita, Y., Uchino, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Polymerization+Shrinkage+Behavior+of+Light+Cure+Resin+Composites+in+Cavities%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Biomechanical+Science+and+Engineering%22%5BJournal%5D)">Polymerization Shrinkage Behavior of Light Cure Resin Composites in Cavities.</a> Journal of Biomechanical Science and Engineering. 4, 356-364 (2009).</li>
<li>Lee, M. R., Cho, B. H., Son, H. H., Um, C. M., Lee, I. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Influence+of+cavity+dimension+and+restoration+methods+on+the+cusp+deflection+of+premolars+in+composite+restoration%5BTitle%5D)+AND+%22Dental+Materials%22%5BJournal%5D)">Influence of cavity dimension and restoration methods on the cusp deflection of premolars in composite restoration.</a> Dental Materials. 23, 288-295 (2007).</li>
<li>Park, J., Chang, J., Ferracane, J., Lee, I. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((How+should+composite+be+layered+to+reduce+shrinkage+stress%3A+Incremental+or+bulk+filling%5BTitle%5D)+AND+%22Dental+Materials%22%5BJournal%5D)">How should composite be layered to reduce shrinkage stress: Incremental or bulk filling.</a> Dental Materials. 24, 1501-1505 (2008).</li>
<li>Weinmann, W., Thalacker, C., Guggenberger, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Siloranes+in+dental+composites%5BTitle%5D)+AND+%22Dental+Materials%22%5BJournal%5D)">Siloranes in dental composites.</a> Dental Materials. 21, 68-74 (2005).</li>
<li>Silikas, N., Eliades, G., Watts, D. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Light+intensity+effects+on+resin-composite+degree+of+conversion+and+shrinkage+strain%5BTitle%5D)+AND+%22Dental+Materials%22%5BJournal%5D)">Light intensity effects on resin-composite degree of conversion and shrinkage strain.</a> Dental Materials. 16, 292-296 (2000).</li>
<li>Yaofeng, S., Pang, J. H. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Study+of+optimal+subset+size+in+digital+image+correlation+of+speckle+pattern+images%5BTitle%5D)+AND+%22Optics+and+Lasers+in+Engineering%22%5BJournal%5D)">Study of optimal subset size in digital image correlation of speckle pattern images.</a> Optics and Lasers in Engineering. 45, 967-974 (2007).</li>
<li>Versluis, A., Tantbirojn, D., Pintado, M. R., DeLong, R., Douglas, W. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Residual+shrinkage+stress+distributions+in+molars+after+composite+restoration%5BTitle%5D)+AND+%22Dental+Materials%22%5BJournal%5D)">Residual shrinkage stress distributions in molars after composite restoration.</a> Dental Materials. 20, 554-564 (2004).</li>
<li>Sakaguchi, R. L., Wiltbank, B. D., Murchison, C. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Prediction+of+composite+elastic+modulus+and+polymerization+shrinkage+by+computational+micromechanics%5BTitle%5D)+AND+%22Dental+Materials%22%5BJournal%5D)">Prediction of composite elastic modulus and polymerization shrinkage by computational micromechanics.</a> Dental Materials. 20, 397-401 (2004).</li>
<li>Lecompte, D., Bossuyt, S., Cooreman, S., Sol, H., Vantomme, J. SEM Annual Conference and Exposition on Experimental and Applied Mechanics, 2007 June 3-6, Springfield, Massachusetts, , (2007).</li>
<li>Huang, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Digital+Image+Correlation+with+Self-Adaptive+Gaussian+Windows%5BTitle%5D)+AND+%22Exp+Mech%22%5BJournal%5D)">Digital Image Correlation with Self-Adaptive Gaussian Windows.</a> Exp Mech. 53, 505-512 (2013).</li>
<li>Li, J., Lau, A., Fok, A. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Application+of+digital+image+correlation+to+full-field+measurement+of+shrinkage+strain+of+dental+composites%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Zhejiang+Univ.+Sci.+A%22%5BJournal%5D)">Application of digital image correlation to full-field measurement of shrinkage strain of dental composites.</a> J. Zhejiang Univ. Sci. A. 14, 1-10 (2013).</li>
</ol>

Autorzy oświadczają, że nie mają konkurencyjnych interesów finansowych.

Zastosowanie szklanych wnęk o tym samym kształcie i wymiarach do pomiaru odkształceń skurczowych miało na celu zminimalizowanie różnic w wynikach wynikających z różnic w wielkości, anatomii i właściwościach materiałowych naturalnych zębów ludzkich. Ponadto stopione szkło krzemionkowe użyte w tym badaniu ma podobny moduł Younga do szkliwa, co czyni go odpowiednim materiałem symulującym dla naturalnych zębów, jeśli chodzi o zachowanie mechaniczne21-22. Chociaż w prawdziwych uzupełnieniach zębów kompozyt żywiczny...

Kompozyty żywiczne są szeroko stosowane w stomatologii odtwórczej ze względu na ich doskonałą estetykę i właściwości manipulacyjne. Jednak pomimo tego, że kompozyty żywiczne są związane z tkankami zęba, skurcz polimeryzacyjny pozostaje problemem klinicznym, ponieważ wytworzone naprężenie skurczowe może powodować odklejanie się na granicy zębówi odbudowy 1-2. W związku z tym bakterie mogą atakować i przebywać w uszkodzonych obszarach, powodując wtórną próchnicę. Z drugiej strony, jeśli uzupełnienie jest dobrze przyklejone do zęba, naprężenia skurczowe mogą powodować pękanie tkanek zęba. Każda z tych awarii zagrozi żywotności uzupełnienia dentystycznego, które będzie poddawane dużej liczbie cykli obciążenia termicznego i mechanicznego.

Pomiar skurczu, odkształcenia i naprężenia polimeryzacji stał się więc niezbędny w rozwoju i ocenie kompozytów z żywic dentystycznych3-4. Opracowano różne techniki lub metody pomiarowe5-11, których głównym celem jest zapewnienie prostej konfiguracji do niezawodnego pomiaru skurczu materiałów kompozytowych z żywicy. Chociaż pomiary, które dostarczają, mogą być wystarczające do porównania zachowań skurczowych różnych materiałów, nie pomagają w zrozumieniu, w jaki sposób i gdzie powstaje naprężenie skurczowe w faktycznie odbudowanych zębach. W szczególności bardzo interesującą kwestią jest to, w jaki sposób ściany ubytków ograniczają kurczenie się kompozytów i prowadzą do powstawania naprężeń skurczowych w uzupełnieniach dentystycznych12. Należy pamiętać, że aby wytworzyć naprężenie skurczowe, część odkształcenia skurczowego kompozytu żywicznego musi zostać przekształcona w odkształcenie sprężyste przy rozciąganiu. W związku z tym dobrze byłoby, gdyby można było zmierzyć ten składnik odkształcenia w uzupełnieniu. Ostatnio technika optycznego pomiaru odkształceń w pełnym polu, cyfrowa korelacja obrazu (DIC), została zastosowana do pomiaru swobodnego skurczu kompozytów żywicznych, a także przepływu materiału w uzupełnieniach dentystycznych13-15. Podstawową ideą DIC jest śledzenie i korelowanie widocznych wzorów na powierzchni próbki na podstawie sekwencyjnych obrazów wykonanych podczas jej deformacji, dzięki czemu można określić pola przemieszczenia i odkształcenia na tej powierzchni. Pomiar pełnego pola jest jedną z głównych zalet metody DIC, która jest szczególnie przydatna przy obserwacji niejednorodnych wzorców odkształceń i odkształceń13. W tym badaniu DIC wykorzystano do odkrycia wzorców odkształceń w uzupełnieniach kompozytowych z żywicy dentystycznej, w celu zrozumienia rozwoju naprężeń skurczowych i zidentyfikowania potencjalnych miejsc odklejenia. Informacje te nie są bezpośrednio dostępne w cytowanych powyżej pracach14-15, w których mierzono jedynie przemieszczenie uzupełnienia spowodowane skurczem polimeryzacyjnym. Pomiar przeprowadzono przy użyciu modeli, które symulowały zęby z ubytkami mezjalno-okluzyjno-dystalnymi (MOD) jako próbę odtworzenia naprężeń lub naprężeń w rzeczywistych uzupełnieniach dentystycznych. Chociaż użycie prawdziwych zębów jest bardziej reprezentatywne pod względem anatomicznym, wadą tego rozwiązania są znaczne różnice między zębami pod względem anatomii, właściwości mechanicznych, stopnia nawodnienia, a także niewidocznych wadwewnętrznych14, które skutkują dużymi różnicami w wynikach. Aby przezwyciężyć tę wadę, w niektórych badaniach próbowano ustandaryzować próbki zębów, grupując je pod względem rozmiaru policzka16 lub całkowicie zastępując zęby modelami materiału zastępczego17. Na przykład modele aluminiowe, które mają podobny moduł Younga do szkliwa (odpowiednio 69 i 83 GPa), zostały wykorzystane do pomiaru naprężeń skurczowych, przy czym poziom naprężenia skurczowego jest wskazywany przez ugięcie guzka17. W tym badaniu zamiast tego wykorzystano modele (wgłębienia) ze szkła krzemionkowego, ponieważ materiał ten ma również podobny moduł Younga (63 GPa) do ludzkiego szkliwa, a ponieważ jest przezroczysty, można łatwo zaobserwować wszelkie odklejenia lub pęknięcia w próbkach.

<table><tbody><tr><td>Kompozyt dentystyczny Z100</td><td>3M ESPE</td><td>N362979</td><td>skurcz objętościowy ~ 2,5%, moduł Younga ~ 14 GPa</td></tr><tr><td>Kompozyt dentystyczny Z250</td><td>3M ESPE</td><td>N326080</td><td>skurcz objętościowy ~ 2,0%, moduł Younga ~ 11 GPa</td></tr><tr><td>Kompozyt dentystyczny LS</td><td>3M ESPE</td><td>N240313</td><td>skurcz objętościowy ~ 1%, moduł Younga ~ 10 GPa</td></tr><tr><td>Grunt ceramiczny</td><td>3M ESPE</td><td>N167818</td><td>Rely X</td></tr><tr><td>LS System Klej</td><td>3M ESPE</td><td>N391675</td><td>Klej do kompozytu LS</td></tr><tr><td>Adper Single Bond Plus</td><td>3M ESPE</td><td>501757</td><td>Klej do kompozytu Z100 i Z250</td></tr><tr><td>Pręt szklany&nbsp;</td><td>Corning Inc.</td><td>Pyrex 7740 borokrzemian</td><td></td></tr><tr><td>Światło utwardzające&nbsp;</td><td>3M ESPE</td><td>Elipar S10</td><td></td></tr><tr><td>Biały lakier&nbsp;</td>Grupa <td></td><td>produktów Krylon</td><td>Indoor/Outdoor, Płaski biały</td></tr><tr><td>węgiel drzewny w proszku&nbsp;</td><td>Sigma Aldrich, Co.</td><td>BCBH6518V</td> Kamera CCD <td>z węglem aktywnym Fluka</td></tr><tr><td>&nbsp;</td><td>Point Grey Research, Inc.</td><td>Punkt szary Gras-20S4C-C</td><td></td></tr></tbody></table>

skurcz kompozytu dentystycznego w symulowanej ubytku mierzony za pomocą cyfrowej korelacji obrazu

Shrinkage of Dental Composite in Simulated Cavity Measured with Digital Image Correlation

Polimeryzacja Kurczenie się kompozytów z żywicy dentystycznej może prowadzić do odbudowy, debondingu lub pękania tkanek zębów w zębach odbudowanych kompozytem. Aby zrozumieć, gdzie i w jaki sposób rozwijają się odkształcenia skurczowe i naprężenia w takich odbudowanych zębach, wykorzystano cyfrową korelację obrazu (DIC), aby zapewnić kompleksowy obraz przemieszczeń i rozkładów odkształceń w modelowych uzupełnieniach, które uległy skurczowi polimeryzacyjnemu.
Próbki z modelowymi wgłębieniami były wykonane z cylindrycznych prętów szklanych o średnicy i długości 10 mm. Wymiary jamy mezjalno-okluzyjno-dystalnej (MOD) przygotowanej w każdej próbce wynosiły odpowiednio 3 mm i 2 mm szerokości i głębokości. Po wypełnieniu ubytku kompozytem żywicznym, obserwowana powierzchnia została spryskana najpierw cienką warstwą białej farby, a następnie drobnym czarnym węglem w proszku w celu stworzenia plamek o wysokim kontraście. Zdjęcia tej powierzchni zostały następnie wykonane przed utwardzeniem i 5 minut po nim. Na koniec oba obrazy skorelowano za pomocą oprogramowania DIC w celu obliczenia rozkładu przemieszczeń i odkształceń.
Kompozyt żywiczny skurczył się pionowo w kierunku dołu ubytku, przy czym górna środkowa część uzupełnienia miała największe przemieszczenie w dół. W tym samym czasie skurczył się w poziomie w kierunku pionowej linii środkowej. Skurcz kompozytu spowodował rozciągnięcie materiału w pobliżu granicy "zęb-odbudowa", co spowodowało ugięcia guzka i duże naprężenia rozciągające wokół uzupełnienia. Materiał w pobliżu ścian wnęki lub podłogi miał bezpośrednie odkształcenia głównie w kierunkach prostopadłych do granic faz. Sumowanie dwóch składowych odkształcenia bezpośredniego wykazało stosunkowo równomierny rozkład wokół uzupełnienia, a jego wielkość była w przybliżeniu równa objętościowemu odkształceniu skurczowemu materiału.

Dla każdego materiału przebadano trzy próbki. Po każdym badaniu próbkę oceniono wzrokowo lub, w razie potrzeby, przy użyciu mikroskopu. Nie stwierdzono widocznego odklejenia na styku „ząb-restauracja” ani pęknięć.
Rozdzielczość obrazów wynosiła 1 600 x 1 180 pikseli przy rozmiarze piksela wynoszącym 5,8 mm. Przy rozmiarze okna podzbioru wynoszącym 32 piksele, rozdzielczość przestrzenna rozkładów przemieszczeń wynosiła około 186 mm.
Rysunek 3 przedst...

Aby zrozumieć przestrzenny rozwój naprężeń skurczowych polimeryzacji w uzupełnieniach z żywicy i kompozytu dentystycznego, użyto Cyfrowej Korelacji Obrazu, aby zapewnić pomiar przemieszczenia/odkształcenia pełnego pola odtworzonych modelowych wnęk szklanych poprzez korelację obrazów uzupełnienia wykonanych przed i po polimeryzacji.

Skurcz kompozytu dentystycznego w symulowanej ubytku mierzony za pomocą cyfrowej korelacji obrazu

Polymerization shrinkage of dental resin composites can lead to restoration debonding or cracked tooth tissues in composite-restored teeth. In order to ...

Ogólnym celem tej procedury jest wykorzystanie cyfrowej korelacji obrazu do ujawnienia rozkładu odkształceń skurczowych w modelu ubytku zęba wypełnionego kompozytem żywicznym podczas jego utwardzania. Osiąga się to poprzez stworzenie w pierwszej kolejności modelu zęba z wypełnionym ubytkiem i powierzchnią umożliwiającą niezbędne obserwacje. Drugim krokiem jest naniesienie wzoru nakrapianego na obserwowaną powierzchnię próbki, aby jej odkształcenia mogły zostać zarejestrowane za pomocą obrazowania.Następnie należy wykonać zdjęcia powierzchni z naniesionym wzorem przed i po polimeryzacji kompozytu żywicznego, a także zdjęcia do kalibracji. Ostatnim krokiem jest określenie odkształcenia próbki modelu zęba poprzez porównanie obrazów wykonanych przed i po polimeryzacji. Wykorzystując zasady korelacji obrazów, można ostatecznie uzyskać wyniki wskazujące obszary koncentracji odkształceń, w których mogło dojść do oddzielenia kompozytu żywicznego od powierzchni zęba.Główną zaletą tej techniki w porównaniu z istniejącymi metodami, takimi jak tensometria, jest możliwość dostarczenia przez DIC obrazów wizualnych rozkładu odkształceń na całej obserwowanej powierzchni. Metoda ta może pomóc w udzieleniu odpowiedzi na kluczowe pytania podczas opracowywania żywic do wypełnień stomatologicznych, takie jak stopień skurczu czy naprężenia indukowane procesem polimeryzacji. Procedurę zaprezentuje Ian Huxford, młodszy naukowiec z mojego laboratorium. W pierwszym kroku należy stworzyć modele zębów.Modele szklanych zębów Sica powstają z długiej szklanej pręty cylindrycznej o średnicy 10 milimetrów. Używa się diamentowej piły o niskiej prędkości, aby pociąć pręt na cylindry o długości 10 milimetrów. Gdy cylindry osiągną odpowiednią długość, jak pokazano tutaj, należy dostosować piłę tak, aby wyciąć w jednym z końców każdego z nich rowek o szerokości trzech milimetrów i głębokości dwóch milimetrów, tworząc w ten sposób jamę mezjalno-okluzjalno-dystalną.Następnie końce cylindra zostają poddane polerowaniu w celu uzyskania płaskiej powierzchni prostopadłej do długości otworu. Powierzchnia obserwacyjna ta umożliwi ustawienie ostrości oraz kalibrację obrazu rekonstrukcji. Kolejnym krokiem jest wypełnienie otworów.Po oczyszczeniu ubytku przygotuj pędzelek oraz primer do ceramiki. Za pomocą pędzelka nanieś cienką warstwę primera do ceramiki na wszystkie szklane powierzchnie ubytku i pozwól mu związać się z kompozytami żywicznymi.Po około jednej minucie nałóż cienką warstwę adhezywu odpowiedniego dla kompozytu żywicznego. Użyj lampy polimeryzacyjnej i zgodnie z instrukcją producenta utwardź adhezyw. Po około 10 do 20 sekundach zaklej wszystkie powierzchnie szklane, z wyjątkiem powierzchni obserwacyjnej, czarną taśmą.Zapobiegnie to docieraniu światła lampy polimeryzacyjnej do kompozytów żywicznych z nierealistycznych kierunków. O cavity jest teraz gotowa do wypełnienia metodą bulk fill. Wypełnij każdą cavity kompozytem żywicznym.Zeskrobcie nadmiar materiału tak, aby wszystkie powierzchnie były płaskie. Do kolejnych etapów przygotujcie białą farbę w sprayu oraz proszek z węgla drzewnego. Zacznijcie od malowania.Nanieś cienką warstwę białej farby na powierzchnię obserwacyjną, która zawiera obecnie kompozyt żywiczny. Natychmiast posyp farbę proszkiem z węgla drzewnego, aby stworzyć wysokokontrastowe punkty, które można śledzić w oprogramowaniu. Węgiel powinien być naniesiony cienko i rozmieszczony równomiernie na powierzchni obserwacyjnej.Eksperyment zostanie przeprowadzony przy użyciu prefabrykowanej platformy z uchwytem na próbkę oraz dużym poziomym ramieniem. Kamera CCD i oświetlenie są zamontowane na ramieniu w taki sposób, aby były skierowane w stronę uchwytu na próbkę, który można przymocować do jednego z końców. Aby rozpocząć montaż preparatu, należy przygotować uchwyt.Umieść próbkę modelu jamowego w uchwycie. Następnie dokręć śrubę, aby ją zabezpieczyć. Potem zamocuj uchwyt na końcu poziomej belki.Powierzchnia obserwacyjna preparatu powinna być skierowana w stronę obiektywu kamery; należy włączyć światło i ustawić je tak, aby zminimalizować odblaski z powierzchni żywicy. Następnie, używając statywu z regulowanymi zaciskami, należy umieścić lampę polimeryzacyjną nad modelem zęba. Po właściwym ustawieniu wszystkich elementów końcówka lampy polimeryzacyjnej powinna znajdować się około jednego milimetra nad próbką.Użyj kamery CCD, aby wykonać obraz referencyjny preparatu przed utwardzaniem. Następnie włącz lampę, aby utwardzić kompozyt żywiczny przez 20 sekund. Po wyłączeniu lampy odczekaj pięć minut i wykonaj kolejny obraz preparatu w celu przeprowadzenia kalibracji.Przygotuj blok kalibracyjny. Blok ten posiada elementy o znanej wielkości i rozstawieniu. Usuń próbkę i umieść blok w tej samej pozycji, w której znajdowała się powierzchnia obserwacyjna.Wykonaj zdjęcie próbki. Analiza preparatu zostanie przeprowadzona w oprogramowaniu do cyfrowej korelacji obrazu (DIC). Wczytaj obrazy sprzed i po utwardzaniu, a następnie zarejestruj je, korzystając z danych kalibracyjnych.Następnie wyznacz obszar zainteresowania na obrazie powierzchni obserwacyjnej. Określ rozmiar kwadratowych okien podzbioru dla każdej z dwóch iteracji. Użyj większego rozmiaru 64 na 64 piksele.W pierwszej iteracji wybierz mniejszy rozmiar 32 na 32 piksele, a w drugiej iteracji zdefiniuj nakładanie się sąsiednich okien podzbiorów na poziomie 50%. Skoreluj obraz wykonany po polimeryzacji z obrazem referencyjnym wykonanym przed polimeryzacją, aby obliczyć rozkłady przemieszczeń i odkształceń. Jest to typowy wykres wektorów przemieszczeń utwardzonej rekonstrukcji wykonanej z Z two 50. Wykres ten jest reprezentatywny dla wszystkich użytych żywic.Strzałki wskazują kierunek przemieszczenia, a kolory oznaczają jego wielkość, zgodnie z legendą po prawej stronie. Kompozyt żywiczny cofnął się do dna ubytku, wykazując największe przemieszczenie w dół w górnej środkowej części. Jednocześnie kompozyt żywiczny skurczył się poziomo w kierunku pionowej linii środkowej, dla której przemieszczenie wynosi zero.Poziome koncentracje naprężeń rozciągających, oznaczone kolorem czerwonym, występują wzdłuż dwóch pionowych powierzchni odbudowy zęba. Wyższe poziome naprężenia skurczowe, oznaczone kolorami bardziej niebieskimi, widoczne są w sąsiedztwie pionowych ścian bocznych oraz w górnej części odbudowy. Przedstawienie pionowych naprężeń skurczowych pokazuje, że zwiększają się one stopniowo wraz z głębokością kawerny, podczas gdy pionowe naprężenia rozciągające występują na powierzchni spodniej.Kiedy zsumowano dwa składniki odkształcenia, określane jako średnie całkowite bezpośrednie odkształcenie w płaszczyźnie, w obszarze restauracji zaobserwowano stosunkowo jednorodne rozłożenie odkształcenia skurczowego. Pomiar średniego całkowitego bezpośredniego odkształcenia w płaszczyźnie dla trzech kompozytów żywicznych wzdłuż tej samej linii poziomej we wszystkich próbkach pozwolił na wykreślenie tych krzywych. Kompozyt LS wykazał najniższe całkowite odkształcenie skurczowe w płaszczyźnie, następnie Z 250, a na końcu Z 100.Trzy materiały wykazały podobne koncentracje odkształceń rozciągających na poziomie około 1% na granicach faz. Podczas przeprowadzania tej procedury bardzo ważne jest, aby pamiętać o przygotowaniu powierzchni obserwacyjnej z wyraźnym wzorem nakrapianym i skalibrowaniu jej wymiarów. Po obejrzeniu tego filmu powinni Państwo dobrze rozumieć, jak wykorzystać cyfrową korelację obrazu do analizy rozkładu odkształceń skurczowych w zębie odbudowanym kompozytem żywicznym podczas jego polimeryzacji.

shrinkage-dental-composite-simulated-cavity-measured-with-digital

Research

JoVE Journal

Medicine

Medycyna

Zmniejszenie kompozytu dentystycznego w symulowanej szczelinie zmierzone za pomocą korelacji cyfrowych obrazów

Dokładność jest głównym wymogiem w medycynie dentystycznej. Aby zweryfikować dokładność, potrzebne są skanery referencyjne. W artykule przedstawiono nowy skaner referencyjny z dostosowaną metodą skanowania w celu uzyskania szerokiej gamy morfologii zębów z wysoką dokładnością i precyzją.

Precyzja w medycynie dentystycznej, nowy sposób pomiaru poprawności i precyzji

Najbardziej badanym aspektem biokompatybilności kompozytów dentystycznych jest ich cytotoksyczność, obrazowanie poklatkowe 3D CLSM w połączeniu z kwantyfikacją sygnału fluorescencyjnego pozwala na czułą ocenę losu komórki w czasie. Wykorzystanie tej metody może być skutecznym narzędziem do oceny cytokompatybilności kompozytów dentystycznych.

Konfokalne obrazowanie poklatkowe jako skuteczna metoda oceny cytozgodności kompozytów dentystycznych

Tutaj prezentujemy protokół do pomiaru stopnia zniekształcenia w każdej części cyfrowego wycisku konkurencyjnego łuku uzyskanego ze skanera wewnątrzustnego z wydrukowanym w 3D metalowym fantomem o standardowych geometriach.

Pomiar zniekształcenia pełnego łuku optycznego wycisku dentystycznego

Przedstawiamy protokół generowania ruchów zębów ortodontycznych u myszy oraz metody wizualizacji 3D włókien kolagenowych i naczyń krwionośnych więzadła przyzębia bez sekcji.

Obrazowanie 3D włókien kolagenowych PDL podczas ortodontycznego ruchu zębów w mysim modelu żuchwy

Technika identyfikacji wspomagana fluorescencją jest praktycznym, szybkim i niezawodnym podejściem do odróżniania uzupełnień z żywicy kompozytowej od substancji zęba i ułatwia minimalnie inwazyjne i całkowite usunięcie uzupełnień z żywicy kompozytowej i kompozytowych szyn urazowych.

Wykrywanie i usuwanie żywicy kompozytowej w kolorze zęba za pomocą techniki identyfikacji wspomaganej fluorescencją

Ta metodologia pozwala na nałożenie aparatu dentystycznego na dowolną próbkę pod dowolnym kątem z ustandaryzowaną siłą i stabilnością. Podejście to może być szeroko stosowane w naukach o zdrowiu w celu standaryzacji wpływu sprzętu dentystycznego z elementami trzymającymi w ręku, takimi jak mikrosilniki, turbiny i skalery ultradźwiękowe, na różnych powierzchniach.

Wpływ chropowatości piezoelektrycznego skalera dentystycznego na dwa różne płynne kompozytowe materiały wypełniające

Quasistatyczny test obciążenia do pęknięcia z niezamocowaną kulą ze stali nierdzewnej został opracowany w celu określenia wytrzymałości na złamanie minimalnie inwazyjnych tylnych uzupełnień wspomaganych komputerowo i produkcyjnych cementowanych do materiałów analogicznych do zębiny. Test ten modeluje typowy reżim obciążenia odpowiedzialny za złamanie uzupełnień dentystycznych.

Quasistatyczne testy mechaniczne do komputerowego wspomagania projektowania i produkcji licówek okluzyjnych przyklejonych do frezowanego materiału analogowego zębiny

Przedstawiamy sposób przygotowania modelu niedokrwienia/reperfuzji in vitro oraz metodę oceny wpływu terapii komórkami macierzystymi na komórki serca po niedokrwieniu.

Transplantacja komórek macierzystych w modelu symulowanego niedokrwienia/reperfuzji in vitro

Ten nowatorski model do ortotopowego przeszczepu kończyn tylnych u myszy, wykorzystujący technikę mankietu bez szwów do zespolenia supermikronaczyniowego, stanowi potężne narzędzie do mechanistycznych badań immunologicznych in vivo związanych z unaczynioną allotransplantacją kompozytową (VCA).

Ortotopowy przeszczep kończyn tylnych u myszy

Ten protokół opisuje elektrofizjologiczną ocenę przedsionków myszy za pomocą optycznego systemu mapowania o wysokiej rozdzielczości czasowej i przestrzennej, w tym podwójne zapisy napięcia membranowego i Ca2+ przejściowego pod zaprogramowaną stymulacją przez specjalistyczny cewnik elektrodowy.

Elektrofizjologiczna ocena przedsionków myszy z mapowaniem optycznym o wysokiej rozdzielczości

Poznaj metodę cyfrowej korelacji obrazu do analizy skurczu kompozytu dentystycznego w symulowanym ubytku zębowym. Technika ta pozwala wizualizować rozkład odkształceń i identyfikować obszary ryzyka odbondowania.

Skurcz kompozytu dentystycznego w symulowanej ubytku mierzony za pomocą cyfrowej korelacji obrazu

Przeglądaj więcej filmów