In questo studio, sarà discusso l'uso di un dispositivo in situ loading accoppiato con tomografia micro-computerizzata a raggi X per la biomeccanica articolare fibrosi. Letture sperimentali identificabili con una variazione complessiva delle biomeccanica articolare saranno: 1) forza reazionaria contro lo spostamento, vale a dire lo spostamento del dente nella presa alveolare e la sua risposta reazionaria a carico, 2) tridimensionale (3D) configurazione spaziale e morfometria, cioè geometrico rapporto del dente con la presa alveolare, e 3) variazioni letture 1 e 2 a causa di un cambiamento di asse, cioè carichi concentrici o eccentrici.
Questo studio dimostra un protocollo di test nuovi biomeccanica. Il vantaggio di questo protocollo prevede l'uso di un dispositivo in situ carico accoppiato ad un microscopio a raggi X ad alta risoluzione, permettendo la visualizzazione di elementi strutturali interne sotto carichi fisiologici simulati e bagnata. I campioni sperimentali comprenderanno legamento osso parodontale integro (PDL)-dente articolazioni fibrose. I risultati illustrano tre caratteristiche importanti del protocollo in quanto possono essere applicate alla biomeccanica livello di organi: 1) forza reazionaria vs spostamento: lo spostamento del dente nella presa alveolare e la sua risposta reazionaria a carico, 2) tridimensionale (3D) configurazione spaziale e morfometria: relazione geometrica del dente con la presa alveolare, e 3) variazioni di letture 1 e 2, a causa di un cambiamento di asse, cioè dal concentrico a carichi eccentrici. Efficacia del protocollo proposto sarà valutata mediante accoppiamento meccanico teletture Sting morfometria 3D e biomeccanica complessive del giunto. Inoltre, questa tecnica risalto sulla necessità di equilibrare condizioni sperimentali, carichi specificamente reazionarie precedentemente all'acquisizione tomogrammi di articolazioni fibrose. Va osservato che il protocollo proposto è limitato al test campioni ex vivo sotto condizioni, e che l'uso di agenti di contrasto per visualizzarne la risposta meccanica dei tessuti molli potrebbe portare a conclusioni errate circa tessuto e livello organo biomeccanica.
Diversi metodi sperimentali continuano ad essere utilizzati per studiare la biomeccanica delle articolazioni diartrodiali e fibrosi. Metodi specifici per la biomeccanica organo dente includono l'uso di estensimetri 1-3, metodi fotoelasticità 4, 5, Moiré interferometria 6, 7, elettronico modello speckle interferometria 8, e la correlazione di immagini digitali (DIC) 9-14. In questo studio, l'approccio innovativo comprende non invasivo utilizzando raggi X per esporre le strutture interne di un giunto fibroso (tessuti mineralizzati e le loro interfacce costituiti da zone più morbide, e interfacciamento tessuti come legamenti) con carichi equivalenti a condizioni in vivo. Verrà utilizzato un dispositivo situ loading accoppiato ad un microscopio micro-X-ray. Il carico-tempo e le curve carico-spostamento saranno raccolte come il molare di interesse all'interno di un ratto emi-mandibola appena raccolto viene caricato. Il main obiettivo dell'approccio presentato in questo studio è sottolineare l'effetto della morfologia tridimensionale del dente-osso dal confronto a: 1) vuoto e quando caricato, e quando 2) concentricamente ed eccentricamente caricati. Eliminando la necessità di esemplari di taglio, e per eseguire esperimenti sugli interi organi intatti in condizioni di bagnato consentirà la massima conservazione dello stato di stress in 3D. Si apre una nuova area di ricerca nella comprensione dei processi dinamici del complesso sotto diversi scenari di carico.
In questo studio, i metodi di biomeccanica test PDL all'interno di un giunto fibroso intatto di un ratto Sprague Dawley, una joint considerato come un ottimo sistema modello bioingegneria saranno dettagliati. Gli esperimenti comprenderanno la simulazione dei carichi della masticazione in condizioni idratati, al fine di sottolineare tre importanti caratteristiche del giunto come si riferiscono alla biomeccanica livello di organi. I tre punti comprendono: 1) forza reazionaria vs spostamento:spostamento dente all'interno della presa alveolare e la sua risposta reazionaria al carico, 2) tridimensionale (3D) configurazione spaziale e morfometria: relazione geometrica del dente con la presa alveolare, e 3) variazioni letture 1 e 2, a causa di un cambiamento nella asse di carico, cioè da concentrica a carichi eccentrici. Le tre letture fondamentali della tecnica proposta può essere applicata per indagare la natura adattiva giunti nei vertebrati a causa di cambiamenti di esigenze funzionali, e / o malattia. Le variazioni nelle previsioni di cui sopra, in particolare la correlazione tra i carichi reazionari con spostamento, e la conseguente carico di tempo e di carico-spostamento curve reazionari a differenti tassi di carico possono essere applicati per evidenziare i cambiamenti globali nel biomeccanica articolare. Efficacia del protocollo proposto sarà valutata mediante accoppiamento letture prove meccaniche di morfometria 3D e biomeccanica complessive del giunto.
Il primo passo per stabilire questo protocollo coinvolto valutare la rigidità del telaio di carico utilizzando un corpo rigido. Sulla base dei risultati, la rigidità era significativamente superiore che consente l'utilizzo del dispositivo di caricamento per ulteriori test di campioni con valori di rigidezza significativamente più bassi. Il secondo passo evidenziato la capacità dello strumento di distinguere diversi valori di rigidità utilizzando due fasi della curva carico-scarico generati utilizzando un corpo …
The authors have nothing to disclose.
Gli autori riconoscono sostegno finanziario NIH / NIDCR R00DE018212 (SPH), NIH/NIDCR-R01DE022032 (SPH), NIH / NIDCR T32 DE07306 (AJ, JDL), NIH / NCRR S10RR026645, (SPH) e Dipartimenti di Scienze dentali prevenzione e di riparazione e Scienze oro-facciali, UCSF. Inoltre, gli autori riconoscono Xradia Graduate Fellowship (AJ), Xradia Inc., Pleasanton, CA.
Gli autori ringraziano il Dott. Kathryn Grandfield, UCSF per la sua assistenza con elaborazione dei dati; Drs. Stephen Weiner e Gili Naveh, Weizmann Institute of Science, Rehovot, Israele, il dottor Ron Shahar, The Hebrew University di Gerusalemme, Israele per le loro discussioni perspicaci specifici del dispositivo situ di caricamento. Gli autori desiderano inoltre ringraziare Biomateriali e Bioingegneria microCT Imaging Strutture presso UCSF per l'uso di micro XCT e il dispositivo situ di caricamento.
Bard Parker Blade | BD | MEDC-001054 | |
AFM metal disk | Ted Pella | 16218 | |
Polymethyl methacrylate | GC America | N/A | |
Uni-Etch | Bisco | E5502EBM | |
Optibond Solo Plus | Kerr Corp | N/A | |
Filtek Flow | 3M | N/A | |
Hurculite Ultra | Kerr | 34346 | |
Tris buffer | Mediatech Inc. | N/A | |
Articulating paper | |||
Phosphotungstic Acid | Sigma Aldrich | HT152 |