Artigo de método

In situ compressão de carga e de imagem não invasivos Correlative do Osso-Ligamento periodontal de dentes fibrosa Joint

DOI:

10.3791/51147

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7 de março de 2014

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1Division of Biomaterials and Bioengineering, Department of Preventive and Restorative Dental Sciences, University of California San Francisco, 2Department of Radiology and Biomedical Imaging, University of California San Francisco, 3Xradia Inc.

Neste artigo

Resumo

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Neste estudo, será discutido o uso de um dispositivo de carga acoplada situ com tomografia de raios de micro-X calculado para biomecânica fibrosos. Leituras experimentais identificáveis ​​com uma mudança total na biomecânica incluem: 1) força reacionária versus deslocamento, deslocamento de dentes ou seja, dentro do alvéolo e sua resposta reacionária do carregamento, 2) tridimensional (3D) de configuração espacial e morfometria, ou seja geométrica relação do dente com o alvéolo, e 3) mudanças nas leituras 1 e 2, devido a uma mudança no eixo de carga, ou seja, cargas concêntricas ou excêntricas.

Resumo

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Este estudo demonstra um protocolo de testes de novas biomecânica. A vantagem deste protocolo inclui a utilização de um dispositivo de carregamento em situ acoplados a um microscópio de alta resolução de raio-X, permitindo assim a visualização dos elementos estruturais internos sob cargas fisiológicas simulados e condições de humidade. Espécimes experimentais incluirá ligamento periodontal osso intacto (PDL) de dentes articulações fibrosas. Os resultados irão ilustrar três características importantes do protocolo, como eles podem ser aplicados a biomecânica nível órgão: 1) força reacionária versus deslocamento: deslocamento do dente dentro do alvéolo e sua resposta reacionária do carregamento, 2) tridimensional (3D) configuração espacial e morfometria geométrica: relação do dente com o alvéolo, e 3) mudanças nas leituras 1 e 2, devido a uma mudança no eixo de carga, ou seja, a partir de concêntrica a cargas excêntricas. A eficácia do protocolo proposto será avaliada por acoplamento te mecânicaleituras picada a morfometria 3D e biomecânica global da articulação. Além disso, esta técnica vai enfatizar a necessidade de equilibrar as condições experimentais, as cargas especificamente reacionários antes de adquirir tomografias de articulações fibrosas. Deve notar-se que a proposta de protocolo é limitada a testes de amostras ex vivo sob condições, e que o uso de agentes de contraste para visualizar a resposta mecânica do tecido mole pode levar a conclusões erradas sobre tecidos e órgãos de nível biomecânica.

Introdução

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Vários métodos experimentais continuar a ser utilizado para investigar a biomecânica de articulações diartrodiais e fibrosas. Métodos específicos para a biomecânica do órgão de dente incluem o uso de medidores de tensão 1-3, métodos de fotoelasticidade 4, 5, Moiré interferometria 6, 7, eletrônico padrão speckle interferometria 8 e correlação de imagens digitais (DIC) 9-14. Neste estudo, a abordagem inovadora inclui não-invasivo através de raios-X para expor as estruturas internas de um conjunto fibroso (tecidos mineralizados e suas interfaces que consistem em zonas mais suaves, e uma interface de tecidos, tais co....

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Protocolo

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Alojamento dos animais e eutanásia: Todos os animais utilizados neste demonstração foram alojados em condições livres de patógenos, de acordo com as diretrizes do Animal Care e Use Comitê Institucional (IACUC) e do Instituto Nacional de Saúde (NIH).

Fornecer animais com ração hard-pellet padrão e água ad lib. Eutanásia animais através de um método de duas etapas de asfixia dióxido de carbono, toracotomia bilateral, de acordo com o protocolo padrão da UCSF aprovado pelo IACUC. Realizar testes biomecânicos nas 24 horas após o sacrifício dos animais, para evitar a degradação do tecido.

1. Preparação e diss....

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Resultados

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Estimativa de carga dispositivo "backlash", "pushback", rigidez, e deriva do sistema sob uma carga constante

Folga: Entre carga e descarga de porções do ciclo, existe uma pausa de 3 segundos durante o qual engrena inversa dentro do motor antes da verdadeira descarga começa, por exemplo, como o modelo afasta-se da mandíbula superior (Figura 3). Este período é designado por uma folga no sistema, o que representa um segmento de tempo q.......

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Discussão

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O primeiro passo para estabelecer este protocolo envolveu a avaliação da rigidez da estrutura de carregamento por meio de um corpo rígido. Com base nos resultados, a rigidez foi significativamente mais elevada que permita a utilização do dispositivo de carregamento para mais testes de amostras com valores de rigidez significativamente inferiores. O segundo passo destaque a capacidade de o instrumento para distinguir diferentes valores de rigidez, utilizando duas fases da curva de carga-descarga gerados pela utilização d.......

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Divulgações

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Os autores não têm nada a revelar.

Agradecimentos

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Os autores reconhecem o apoio do financiamento do NIH / NIDCR R00DE018212 (SPH), NIH/NIDCR-R01DE022032 (SPH), NIH / NIDCR T32 DE07306 (AJ, JDL), NIH / NCRR S10RR026645, (SPH) e os Departamentos de prevenção e reparação Odontologia e Ciências orofaciais, UCSF. Além disso, os autores reconhecem Xradia Graduate Fellowship (AJ), Xradia Inc., Pleasanton, CA.

Os autores agradecem ao Dr. Kathryn Grandfield, UCSF por sua assistência com pós-processamento de dados; drs. Stephen Weiner e Gili Naveh, Weizmann Institute of Science, Rehovot, Israel, Dr. Ron Shahar, da Universidade Hebraica de Jerusalém, Israel por suas discussões criteriosas específic....

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Materiais

Lista de materiais utilizados neste artigo
NomeEmpresaNúmero de catálogoComentários
Lâmina Bard ParkerBDMEDC-001054
Disco de metal AFMTed Pella16218
Polimetilmetacrilato GC AmericaN/A
Uni-EtchBiscoE5502EBM
Optibond Solo PlusKerr CorpN/A
Filtek Flow3MN/A
Hurculite UltraKerr34346
Tris bufferMediatech Inc.N / A
Papel articuladoParkell Inc.
Ácido fosfotúngsticoSigma AldrichHT152

Referências

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  1. Popowics, T. E., Rensberger, J. M., Herring, S. W. Enamel microstructure and microstrain in the fracture of human and pig molar cusps. Arch. Oral Biol. 49, 595-605 (2004).
  2. Jantarat, J., Palamara, J. E., Messer, H. H. An investigation of cuspal deformation....

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Etiquetas

In Situ LoadingBone Periodontal LigamentX ray MicroscopyMechanical TestingTooth Displacement3D MorphometricsEccentric LoadingPTA StainingFibrous Joint AnalysisOrgan Level Biomechanics

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