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Artigo de método

Imitando e medição oclusal dente erosiva desgaste com o "esfregue & Roll" e Non-contact Profilometry

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DOI:

10.3791/56400

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2 de fevereiro de 2018

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

Neste artigo

Resumo

O Rub & Roll podem imitar o ciclo de mastigação, permitindo a variação da força de mastigação, distância de deslizamento, mastigando a velocidade, número de ciclos e frequência e com uma combinação de desafios erosivos e abrasivos pode resultar em uma simulação complexa de envelhecimento oral.

Resumo

Mastigando, bebendo e ocasional dente moagem resultará em desgaste fisiológico do dente durante toda a vida. Desafios extremos, como bruxismo ou habitual mastigando objetos estranhos, podem levar a um desgaste excessivo. Recentemente, foi reconhecido o papel da erosão desgaste mecânico dente para aceleração, mas a interação entre processos químicos e mecânicos de desgaste não tem sido estudada extensivamente. Nosso laboratório introduziu recentemente um dispositivo de simulação de romance oral desgaste, a Rub & Roll, que permite ao usuário realizar o desgaste e carregamento estudos separadamente ou simultaneamente em um ambiente erosivo e/ou abrasivo. Este manuscrito descreve um aplicativo do dispositivo: a carga combinada de mecânica e erosiva de molares humanos extraídos (pre) em um movimento de mastigação simulado, com uma aplicação controlada de força, velocidade, fluido e o tempo e a aplicação de sem contato profilometry em Visualizar e medir o padrão de desgaste resultante. A morfologia oclusal que foi criada no experimento com o mais alto nível de carregamento é muito parecida com a apresentação clínica do desgaste erosivo.

Introdução

A cavidade oral pode ser considerada um ambiente áspero: umidade, mudanças de temperatura devido à ingestão de alimentos quentes e frios e o carregamento mecânico com alguns dos mais fortes músculos no corpo humano. Dentes, no entanto, são eminentemente equipados para resistir a estes desafios. O esmalte é muito difícil, e a dentina por baixo impede que o esmalte relativamente frágil fraturamento. O componente mineral de ambos os materiais, hidroxiapatita é de muito baixa solubilidade e em equilíbrio com a saliva supersaturada. Mastigando, bebendo e ocasional dente moagem resultará em desgaste fisiológico do dente durante uma vida inteira1,2,3. Desafios extremos, como bruxismo ou habitual mastigando objetos estranhos, podem levar a um desgaste excessivo. Recentemente, foi reconhecido o papel da erosão desgaste mecânico dente para aceleração. Erosão de dente tem sido extensivamente estudados em vitro, mas os modelos utilizados foram geralmente simples e fatores mecânicos foram largamente ignorados. A clínica interação entre processos químicos e mecânicos de desgaste, portanto, não é totalmente compreendido4.

Muitos em vitro erosão e desgaste erosivo estudos utilizaram simples imersão ácida do esmalte polido liso ou amostras de dentina, usando a perda de dureza ou profilometry como a medição abordagem5. A introdução de uma componente abrasivo geralmente tem envolvido dente escovagem, ou às vezes de língua ou esmalte cúspide de contatos deslizantes6. Tais estudos têm mostrado que esmalte resultados de erosão em uma camada de superfície amolecida, que é facilmente desgastada. Superfícies planas normalmente são necessários porque o dispositivo de carregamento mecânico não consegue lidar com superfícies irregulares, e as técnicas de medição de superfícies irregulares também são mais complicadas. No entanto, mais erosiva desgaste do dente em adolescentes é visto na oclusais cúspides e abrasão por mastigar comida é esperada para ser o mais relevante fator mecânico na oclusal desgaste erosivo. Não existe máquina ideal desgaste oral que imita o ambiente oral em todos os detalhes, e a maioria dos modelos de no vitro não permitirá para naturais superfícies oclusais dos dentes ser também expostas ou medido7,8.

Nosso laboratório introduziu recentemente um dispositivo romance, que está de acordo com muitas das especificações de7 do Heintze e tolerâncias de modelos de simulação de uso oral, e que permite ao usuário realizar estudos de desgaste e carregamento separadamente ou simultaneamente em um ambiente erosivo e/ou abrasivo. O novo dispositivo (Rub & Roll) consiste em uma máquina de agita e um recipiente (Figura 1a). No recipiente, um cilindro com espécimes pode ser montado. Entre o cilindro e a parede interna do recipiente uma das hastes mais são colocados (Figura 1b). Iniciando o motor de agitação, a haste gira sobre os espécimes no cilindro (Figura 1C). Usando calços, forças diferentes podem ser aplicadas sobre as amostras. Para uma descrição detalhada do projeto, construção, mecanismo de operação e características do dispositivo consulte o papel, apresentando e discutindo o dispositivo9. O dispositivo é robusto, não tecnicamente exigente e pode aplicar cargas para 32 amostras simultaneamente. A força antagonista está se movendo sobre a superfície da amostra, mantendo contato suave e contínuo, que é comparável à mastigação normal10. Aqui nós apresentamos um aplicativo para desgaste erosivo modelo das superfícies oclusais dos dentes naturais, e demonstrar a relevância clínica e a versatilidade do método.

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Protocolo

Coleção dos dentes usado neste experimento foi realizada em conformidade com as orientações do Comité regional de ética médica.

1. colheita e preparação da amostra

  1. Coletar 24 molares humanos extraídos som (pre) de prática odontológica e pincele com pedra-pomes em uma baixa velocidade handpiece para um limpo (sem entulho, sem restos gengivais) e dente liso de superfície e finalmente lave durante 15 s sob água corrente.
  2. Incorpore as amostras para fazê-los caber nos recessos (12 x 15 mm x 27,5 mm) do cilindro do dispositivo.
    1. Derreter o composto de impressão (um stick de 113 g) em uma placa de aquecimento (50 ° C) por aproximadamente 10 minutos e mergulhe a parte oclusal do molar na substância derretida, cobrindo a superfície oclusal. Coloque o molar de cabeça para baixo sobre uma lâmina de microscópio e pressione para baixo até que todas as dicas de Copa toque no vidro e esperem ± 30 s que o composto de impressão arrefeça e conjunto de fixação do dente.
    2. Use uma seringa para despeje 10 mL da mistura de polimetilmetacrilato (PMMA) em um molde de silicone com dentro de dimensões de 12 mm x 15 mm x 27,5 mm. Mix PMMA em uma coifa (polímero de 13G ratio: monômero de 10 mL) por aproximadamente 25 s usando uma espátula. Deixar repousar por 15 s para que quaisquer bolhas de ar escapar antes de usar.
    3. Vire a lâmina de microscópio e suspender o molar no molde silicone cheio de PMMA. Pressione o slide para baixo até que toca o molde. A derramamento fase dura aproximadamente 1,5 min à temperatura ambiente.
    4. Após a definição do PMMA em temperatura ambiente e 1.000 hPa por 20 min, retirar a lâmina de microscópio e retire o molde de silicone o dente incorporado.
    5. Meça a altura total do molar incorporado e ajustar a altura para exatamente 27,3 mm removendo incrementalmente o PMMA curado do fundo com uma máquina de trituração, equipada com uma fresa de 16 mm.

2. preparar a solução de desmineralização

  1. Adicione 0,1 M ácido láctico (50 g), 1,5 mM CaCl2 (1,103 g), 0,9 milímetros KH2PO4 (0,612 g), a cloramina 10 mL 1%, 0,5 ppm F (2,5 mL de solução padrão Fluorid de 1.000 ppm) a 4.900 mL de água desionizada num prato de agitação.
  2. Titula-se com 10 M de KOH (± 50 mL) pH 4,8 com eléctrodo de vidro do pH calibrado.

3. montagem da amostra e configurações do busílis da máquina & rolo (Figura 1)

  1. Retire o cilindro do recipiente e coloque 24 amostras nos recessos no cilindro da Rub & Roll.
  2. Para ajustar a força de carregamento, ajuste a saliência do espécime do cilindro colocando um calço no recesso debaixo do espécime. Para nenhuma carga (0, N) de 8 amostras, use sem calçamento e por 30 N (8 amostras) e 50 N (8 amostras), utilizar um calço de 1 mm e 1,5 mm, respectivamente.
  3. Montar as 2 partes do cilindro e fixe-a com um parafuso M6 e coloque o cilindro no recipiente.
  4. Encha o recipiente com 500 mL de solução de desmineralização.
  5. A haste de carregamento: um tubo de PVC (dureza Shore de 73 A) com um diâmetro externo de 14 mm e um diâmetro interno 10 mm com uma inserção de um aço inoxidável 316 haste (HB dureza 130-150), com um diâmetro de 9 mm.
  6. Definir a velocidade de rotação para 20 rpm, para simular a frequência clínica de mastigação e deixe o aparelho funcionar ininterruptamente.
  7. Durante o experimento, substituir a solução de desmineralização e tubo de PVC e verificar o pH com um eletrodo de vidro calibrado duas vezes por semana.
  8. Após 3 meses (correspondente a cerca de 1.500.000 ciclos) desconectar o cilindro do recipiente e remover o espécime desmontagem 2 partes do cilindro e armazenar a amostra em água desionizada.
    Nota: Todas as amostras são verificadas antes e após o carregamento no Rub & rolo, usando um perfilômetro sem contato.

4. profilometria verificação, análise e subtração

  1. Gere uma medição topográfica da amostra usando um perfilômetro.
  2. Ligue o equipamento: computador, módulo de fonte de alimentação e sensor controlador. Coloque o sensor apropriado e fixe com parafuso de aperto manual. Em seguida, insira cuidadosamente a fibra óptica no controlador de sensor.
  3. Selecione o sensor correto no controlador de sensor. Controlador de sensor mostrará 4 opções (F1 - F4). Pressione F4 duas vezes e o menu de sensor confocal é exibida.
    1. Pressione F3 (escolha do sensor) e role até 10.000-2 µm. Select (10 mm) e pressione F4. Pressione F1 e escolha F4 (Sim) para salvar as configurações em EEPROM. Selecione a intensidade do LED e gire para a posição "± 09:00" e pressione F4 - F2 - F4 levando uma referência"escura" do sensor.
  4. Abra o software e escolha a opção "conectar" para o dispositivo. Esteja ciente de que a tabela de medição automaticamente se moverá para a busca de "posição inicial". A tela inicial aparece no visor. Pressione ferramentas na barra de menus, seguida pela seleção de sensor e escolha Sensor 29 | 10 - 10.000 µm.
    1. Pressione ferramentas na barra de menu seguida de taxa de amostra e escolha 300 Hz. imprensa ferramentas na barra de menus, seguida por sensor de velocidade e escolha 0 - 100%.
  5. Selecione verificar na barra de menus. Em seguida, selecione chave mover palco. Pressione a área amarela no meio da tela para mover a tabela de medição para o centro.
  6. O espécime de posição no centro da tabela medição, seguida, definindo a altura correta dentro da escala do sensor. Coloque o sensor acima da área de interesse da amostra e ajustar a distância do sensor de modo que a área de amostra completa a ser digitalizado localiza-se dentro do intervalo de foco do sensor. Controlador de sensor indica se a altura está dentro da escala do sensor mostrando uma área verde na altura dados ao vivo.
  7. Escolha as configurações. Defina a média de 2, para garantir que cada ponto de dados gravados é a média de 2 medidas. Isso vai diminuir a velocidade de digitalização, mas aumentar a qualidade de digitalização. Depois de terminar os ajustes pressione Okey para retornar a configuração de digitalização principal.
  8. Posicione o feixe do sensor no canto superior esquerdo da amostra. Definir a área de varredura total para 15 x 12 mm com um tamanho de etapa em X e Y a direção de 40 µm (0,04 mm), o número de etapas em X = 375 e Y = 300. Novamente, passos menores irão aumentar a resolução de digitalização, mas também o tempo de digitalização. Pressione digitalizar agora para iniciar a digitalização.
  9. Quando a digitalização estiver concluída após cerca de 10 min, selecione o arquivo na barra de menus, seguida por escolher salvar como. Os exames são padronizados de tal forma que as escalas são sempre nos mesmos níveis.
  10. Selecione o arquivo na barra de menus, seguida por escolher abrir arquivo. Selecione empenamento na barra de menus. Aplica um filtro de empenamento de 1 para eliminar o ruído da tabela e do sensor de digitalização. Selecione o mais alto ponto da barra de menus e encontrar o ponto mais alto sobre o molar.
  11. Selecione Ferramentas na barra de menus, seguida, escolhendo a opção escala para a configuração de digitalização. A configuração de digitalização, defina o deslocamento em mm calculado pelo ponto mais alto de valor de Z (medido em 4.10) - 3500. Definir o intervalo no manual, de 0 a 3,6 mm e pressione Okey.
  12. Selecione a área de carga na barra de menu para colocar a balança novamente. Selecione o arquivo na barra de menus, seguida por escolher salvar como.
  13. Subtrai varreduras tiradas em dois momentos diferentes no tempo.
    1. Selecione abrir na barra de menus no software. Localize a imagem original e o modificado digitalizar o arquivo no diretório, selecione os arquivos e pressione Okey. Aparecerá a tela de opções, escolha a opção de nivelamento: manual de nivelamento de opção; e a compensação deslocamento as opções respectivamente, aplicam-se ao original e aplica a modificado.
    2. Selecione janela na barra de menus, seguida pela opção criar modo de exibição e, finalmente, a opção transversal vista de corte.
  14. Selecione a superfície modificada e mover a superfície modificada sobre a superfície original na horizontal, vertical e direção Z (altura), mantendo a tecla control e pressione a tecla de seta esquerda e direita para direção horizontal; segurando a tecla control e pressione a seta para o sentido vertical; segurando a tecla shift e pressione cima e para baixo seta-chave para a direção de Z, de tal forma que o volume subtraído e mostrado na exibição de diferença de altura são tão baixos quanto possível.
  15. Selecione o arquivo na barra de menus, seguido por escolher salvar como saída é lido como perda de volume médio e perda de altura média.

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Resultados

Estamos expostos os dentes molares humanos (n = 8 por grupo) para uma solução aquosa ácida em pH 4,8 no Rub & Roll, por 3 meses. Isso corresponde a um tempo de funcionamento clínico de cerca de 6 anos. A carga mecânica aplicada foi: sem carga (0, N), 30 N, ou 50 N.

Dizer que foi perda de altura da superfície oclusal para os três grupos: 76 ± 20 µm para 0 N; 161 ± 40 µm para 30 N; e 266 ± 101 µm por 50 N (

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Discussão

O aplicativo apresentado aqui dá uma boa impressão da relevância clínica da Rub & Roll. A morfologia oclusal que foi criada no experimento com o mais alto nível de carregamento é muito parecida com a apresentação clínica do dente erosiva desgaste (Figura 5)11,12.

A versatilidade do conjunto acima encontra-se sobretudo com as soluções utilizadas. O modelo mais simples, pode ser usada água. Carregar amostras...

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Divulgações

Os autores não têm nada para divulgar.

Agradecimentos

Os autores têm sem agradecimentos.

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Materiais

Lista de materiais utilizados neste artigo
NomeEmpresaNúmero de catálogoComentários
Peça de mão de baixa velocidadeKAVO, Leutkirch imm Allgau, GermanyEquipamento odontológico
Escova para peça de mãoKAVO, Leutkirch imm Allgau, AlemanhaEquipamento odontológico
PumishEquipamento odontológico
Terceiros molares
Composto de impressão verdeKerr, Bioggio, SuíçaArt.nr. 00444
Lâmina de microscópioMenzel, Braunschweig, Alemanha76 x 26 mm
Autoplast Material de base de prótese de cura a frioCandulor, Wangen, Suíça
Molde de silicone com dimensões internas de 12 x 15 x 27,53M Espe Neuss, AlemanhaExpress STD
Vaso de pressãoAl Dente, Meckenbeuren, Alemanha581-009-024/25
Fresa e oslash; Formato de 16 mm, AlemanhaHSSCo8 nr. 21691600
FresadoraWeiss Machine ToolsWMD 20 LV
Rub& RollUMCN , Nijmegen Países BaixosOficina técnica
Rub& Roll containerUMCN , Nijmegen Países BaixosOficina técnica
Rub& Porta-amostras de cilindro de roloUMCN , Nijmegen Países BaixosOficina técnica
Rub& Motor de roloUMCN , Nijmegen HolandaOficina técnica
Calço: Placa de silicone maciça 1 mm/ 1,5mm, 60 ± 5° Costa A, vermelhoPeter van den Berg afdichtingstechniek, Barendrecht
Ácido láctico extra puro 88%Boom, HolandaNúmero CAS: 79-33-4
Cloreto de cálcio di-hidratado CaCL2< / sub> .2H < sub>2< / sub>OMerck, Darmstadt, AlemanhaNúmero CAS: 10043-52-4
Fosfato de dihidrogênio Pottassium KH2< / sub>PO4< / sub>Merck, Darmstadt, AlemanhaNúmero CAS: 7778-77-0
Cloramina T (sal de sódio) trihidratado para síntese CH3C6H4SO2NClNa· 3H2OMerck, Darmstadt, AlemanhaNúmero CAS: 7080-50-4
Solução padrão de fluoreto de nitrátrio 1000mg/L F CertipurMerck, Darmstadt, AlemanhaNúmero CAS: 7681-49-4
Água
Hidróxido de cálcio, pellets Reagente analítico EMSURE KOHMerck, Darmstadt, AlemanhaNúmero CAS: 1310-58-3
Tubo de PVC (Hardness73 Shore A) diâmetro externo 14mm diâmetro interno 10mmDEUTSCH & NEUMANN, AlemanhaArt.nr. 3501014
Inserto de um aço inoxidável 316 (Dureza 130– 150 HB) diâmetro 9mmUMCN , Nijmegen HolandaOficina técnica
Eletrodo de vidro de pHWTW, Weilheim, AlemanhaSentix 61 103640
Profilômetro sem contato Proscan 2100Scantron Industrial Products Ltd, Taunton, Reino Unidohttp://www.scantronltd.co.uk
Versão do software Proscan 2100 2.1.1.15A+ Sensor S29 / 10-10000 mícronsScantron Industrial Products Ltd, Taunton, Reino Unido
Versão do software ProformScantron Industrial Products Ltd, Taunton, Reino Unido
Estereomicroscópio Leicawww.leica-microsystems.comM50
Câmera fotográfica CanonCanon JapãoEOS 50D
SeringaBD Plastipak, Espanha20 ml.
Placa de aquecimentoInstrumentos Schott MainzSLK1
Material de impressão de silone (Vinil Polysiloxane Expres)3M Espe, EUAPlaca
IKA Werke, AlemanhaKMO2 Basic
humanosdesionizada de agitação regular

Referências

  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).

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