Summary
こするとロールは咀嚼力、距離を滑り、咀嚼運動速度の変化を許可する咀嚼サイクルをまねることができる、数サイクルと周波数とエロージョンと研磨の課題の組み合わせすることができます口腔老化の複雑なシミュレーションれます。
Abstract
咀嚼、飲酒と時折歯面研削は、有効期間中に生理学的な歯の摩耗になります。ブラキシズムや異物に習慣性咀嚼などの極端な課題は、過度の摩耗をもたらすかもしれない。最近、侵食機械的歯の摩耗を加速する上での役割が認識されているが、化学的・機械的摩耗プロセス間の相互作用を広範囲にわたって検討されていません。当研究室は、こするとロール、糜爛や研磨環境で摩耗および研究を個別に、または同時に読み込みを実行するユーザーを可能にする新規経口摩耗シミュレーション デバイスを最近導入しました。この原稿は、デバイスのアプリケーションを説明します: 力、速度、流体、および時間の制御アプリケーションとのアプリケーションでシミュレートされた咀嚼運動で抽出した人間 (pre) 大臼歯の複合機械的およびエロージョン荷重非接触形状測定の可視化と結果の摩耗パターンを測定します。最高のローディングのレベルの実験で作成した咬合面形態、エロージョン摩耗の臨床プレゼンテーションに似ています。
Introduction
口腔内には過酷な環境を考えることができます: 湿度、ホットとコールドの食品摂取量と人間の体内で最強の筋肉のいくつかの機械的負荷による気温変化。しかし、歯はこれらの課題に耐えられるように際立って備わっています。エナメル質は非常に難しいとの下にある象牙質は、比較的脆いエナメル質が破砕するを防ぎます。両方の材料のミネラル成分、ハイドロキシアパ タイトが非常に低い溶解度、過飽和の唾液で平衡状態に。時折歯面研削、噛む、飲むは、生涯1,2,3に生理的歯の摩耗で発生します。ブラキシズムや異物に習慣性咀嚼などの極端な課題は、過度の摩耗をもたらすかもしれない。最近では、侵食機械的歯の摩耗を加速する上での役割を認識されています。歯の浸食されている広範囲に研究生体外で、使用されるモデルは、シンプルで、概ね、機械的要因は主として無視されています。したがって、化学的・機械的摩耗プロセス間の臨床的相互作用は、完全理解4ではできません。
象牙質試料、測定硬度損失または形状測定を使用してアプローチ5または多くの体外侵食とエロージョン摩耗研究はフラット研磨エナメル質の酸浸漬単純なを使用しています。研磨成分の導入通常ブラッシング アクションを関与しているまたは時々 舌かエナメルのカスプ摺動接点6。このような研究は、簡単にすり減り、柔らかく表面の層でそのエナメル質侵食の結果を示しています。機械的負荷デバイスは、凹凸のある表面を処理できない、不均等な表面の測定技術もより複雑なので、平らな面が必要通常です。ただし、青年期における最も蝕歯の摩耗、咬合咬頭で確認、咀嚼による摩耗は、咬合面のエロージョン摩耗に最も関連する力学的因子をされる予定です。すべての詳細で口腔内の環境を模倣する理想的な経口耐摩耗機械が存在しないと、いずれかの暴露または暴露の測定7、8に歯の自然の咬合面を可能にしないことをほとんどの in vitroモデル。
私たちの研究室は最近・ ハインツェの7仕様の多くは、口腔の摩耗シミュレーション モデルの公差にできで摩耗と読み込みの研究を個別に、または同時に実行するユーザー、新規デバイスを導入します。蝕や研磨の環境で。新しいデバイス (摩擦・ ロール) は、攪拌機、コンテナーで構成されています (図 1 a).コンテナー内の標本とシリンダーが装着できます。シリンダーとコンテナーの 1 つのより多くの棒の内側の壁の間 (図 1 b) が配置されます。攪拌モーターを起動することによってロッドをシリンダー (図 1 c) の試験片を回転します。Shim を使用して、異なる力が試料に適用できます。設計の包括的な説明については、建設、操作機構、およびデバイスの機能は、紙の紹介や議論デバイス9を参照してください。デバイスは堅牢で、技術的には厳しいと同時に 32 の試験片に荷重を適用できます。拮抗薬の力は通常咀嚼10に匹敵する滑らかで、連続的な接触を維持しながら試料表面を動いています。ここで提案する天然歯の咬合面のエロージョン摩耗のモデルへの応用と臨床的意義と方法の多様性を示します。
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Protocol
この実験で使用される歯のコレクションを地域医療倫理委員会のガイドラインに従い行った。
1. 検体採取と前処理
- 歯科医院から 24 のサウンド抽出した人間 (pre) 大臼歯を収集し、クリーンに低速ハンドピースで軽石とブラシを (ない破片、歯肉が残らない) と滑らかな歯表面、および最終的に 15 の洗浄は水道水を実行して下 s。
- デバイスのシリンダーの奥 (12 × 15 × 27.5 mm) に収まるように試料を埋め込みます。
- 約 10 分の鉄板 (50 ° C) 印象化合物 (113 g の 1 スティック) を溶かす、咬合面を覆う、溶融物質の大臼歯の咬合の一部を浸しなさい。顕微鏡スライドの上上下臼歯部を置き、カップのすべてのヒントがガラスに触れるし、± 30 の印象化合物が冷却するまで、歯の固定セットを待つまで押し下げます。
- ポリメタクリル酸メチル (PMMA) 混合物の 10 mL を注ぎ、シリコーン型に注射器を使用して寸法 12 mm × 15 mm × 27.5 mm。 ミックス PMMA 発煙のフードの中 (比 13 g ポリマー: 10 mL モノマー) 約 25 のへらを使用して s。放置する 15 s、空気の泡を使用する前に脱出できます。
- 顕微鏡スライドを裏返し、PMMA 充填シリコン型に大臼歯を中断します。それが金型に触れるまで、スライドを押し下げます。注ぐ相は室温で約 1.5 分続きます。
- 室温で 20 分間 1,000 hPa PMMA の設定後顕微鏡スライド、埋め込み歯をシリコン型から取り外します。
- 埋め込みの臼歯の高さの合計を測定し、16 mm のフライス カッターを搭載した加工機で下から段階的硬化の PMMA を削除することによって 27.3 mm 正確に高さを調整します。
2. 脱灰ソリューションを準備します。
- 4,900 mL の攪拌板の脱イオン水に 0.1 M 乳酸 (50 g)、1.5 mM CaCl2 (1.103 g)、0.9 mM KH2PO4 (0.612 g) 10 mL の 1% クロラミン、0.5 ppm F (1,000 ppm Fluorid 標準のソリューションの 2.5 mL) を追加します。
- 10 M KOH で滴定 (± 50 mL) 校正 pH ガラス電極 ph 4.8。
3. サンプル実装、コンピューターの摩擦の設定・ ロール (図 1)
- コンテナーからシリンダーを取り外し、摩擦ロール ・ シリンダーの奥に 24 検体を置きます。
- 荷重を調整するには、試料の下に凹部にシムを配置することでシリンダーから試験片の突起を調整します。無負荷 (0 N) 8 標本はシムを使用して、30 N (8 検体) と 50 N (8 検体) はそれぞれ 1 mm と 1.5 mm のシムを使用します。
- シリンダーの 2 つの部分をマウント、M6 ボルトで固定し、コンテナーにシリンダーを配置します。
- 500 mL の脱灰溶液にコンテナーを入力します。
- 読み込みロッドを置く: PVC チューブ (硬度 73 ショア A) 外径 14 mm、内径 9 mm の直径を 10 mm ステンレス鋼 316 ロッド (硬度 130 150 HB) を挿入します。
- 臨床咀嚼頻度をシミュレートするために 20 の rpm の回転速度を設定し、連続実行デバイス。
- 実験では、脱灰ソリューションと PVC チューブ交換し、週 2 回校正ガラス電極の pH をチェックします。
- (約 1,500,000 サイクルに対応) 3 ヵ月後、コンテナーからシリンダーを外しますと円柱の 2 つの部分を分解して試料を削除し、脱イオン水で試料を保存します。
注: すべての標本は、摩擦・非接触測定機を使用して、ロールの読み込みの前後にスキャンされます。
4. profilometric, スキャン、分析、および減算
- 地形測定、測定機を使用してサンプルを生成します。
- 機器のスイッチ: コンピューター、電源ユニット モジュール、およびセンサー コント ローラー。適切なセンサーを入れ、蝶ネジで固定します。その後、慎重にセンサー コント ローラーに光ファイバーを挿入します。
- センサー コント ローラーの適切なセンサーを選択します。センサー コント ローラー (F1 - F4) の 4 つのオプションが表示されます。F4 キーを押して 2 回と共焦点センサー メニューが表示されます。
- F3 キーを押して (センサーの選択)、選択 (10 mm) 2 10,000 μ m にスクロールして、f4 キーを押します。F1 キーを押して、設定を EEPROM に保存する (yes) F4 を選択します。LED の強度を選択し、「± 9」を配置し、F4 - f2 キー - f4 キーを押してセンサーの「暗いリファレンス」を撮影。
- ソフトウェアを開き、デバイスへ、「接続」を選択します。測定テーブルは自動的に「ホーム ポジション」検索移動する注意してください。ホーム画面がディスプレイに表示されます。センサー選択に続いて、メニュー バーのツールを押すし、センサー S29 を選択 |10-10,000 μ m。
- サンプル レートに続いて、メニュー バーで [ツールを押すとスピード センサーに続いて、メニュー バーで 300 Hz。 プレス ツールを選択し選択 0 - 100%。
- メニュー バーの [スキャンを選択します。キー移動ステージを選択します。測定テーブルを中央に移動する画面の中央に黄色の領域を押します。
- センサーの範囲内で適切な高さを設定することによって続いて、測定テーブルの中心に試料を配置します。標本の関心の領域の上センサーを置き、センサーの焦点の範囲内をスキャンする完全なサンプル エリアがあるような方法でセンサーの距離を調整します。センサー コント ローラーは、高さがライブ データの高さで緑豊かなエリアを示すセンサーの範囲内にあるかどうかを示します。
- 設定を選択します。平均値を記録されたデータの各ポイントが 2 の測定値の平均を確認する 2 に設定します。これはスキャン速度、減速しますが、スキャンの品質を高めます。設定の終了後、メイン スキャン セットアップに戻るに [ok] を押します。
- センサー ビームを供試体の左上隅に配置します。15 mm × 12 mm x ステップ サイズの総スキャン領域を設定 40 μ m (0.04 mm) の y 軸方向の数 375 と Y = X の手順 = 300。再度、スキャン解像度、しかしまたスキャン時間、小さなステップが増える可能性があります。今すぐスキャンを押してスキャンを開始します。
- 約 10 分後、スキャンが終了したら、メニュー バーで、名前を付けて保存を選択して後でファイルを選択します。スキャンは、スケールが同じレベル上に常にあるように標準化されています。
- メニュー バーで、ファイルを開くを選ぶことによって後でファイルを選択します。メニュー バーで、反りを選択します。スキャン テーブルおよびセンサーのノイズを除去するために 1 の反りをフィルターします。最高メニュー バーをポイントし、臼歯部の最高点を見つけます。
- メニュー バーの [スキャン構成スケール オプションを選ぶことによって後でツールを選択します。スキャン構成で mm (測定の 4.10) - 3500 Z 値最高点によって計算のオフセットを設定します。マニュアルでは、3.6 mm に 0 から範囲を設定し、[ok] を押します。
- スケールをリセットするメニュー バーで負荷領域を選択します。メニュー バーで、名前を付けて保存を選択して後でファイルを選択します。
- スキャン時間の 2 つの異なる瞬間で撮影を減算します。
- ソフトウェアのメニュー バーで開くを選択します。オリジナル スキャンを検索し、変更されたディレクトリ内のファイルをスキャン、ファイルを選択し、ok ボタンを押します。平準化のオプションを選択オプション画面が表示されますオプションを平準化マニュアル。補償は、オプションをそれぞれオフセット、元に適用し、適用に変更されました。
- オプションに続いて、メニュー バーの選択ウィンドウは、ビューと最終的にクロス セクション ビュー オプションを作成します。
- 修正されたサーフェスを選択、コントロール キーを押しながら水平方向、垂直方向、Z 方向 (高さ) の元のサーフェス上に表面改質を移動し、水平方向の左と右の矢印キーを押しますコントロール キーを押しを保持し、垂直方向の矢印キーをshift キーと上下矢印押して減算ボリュームと高さ違いビューに表示は可能な限り低くするように z 軸方向のキーを保持しています。
- メニュー バーで、名前を付けて出力の保存を選ぶことによって後で選択ファイルを平均容積との高さの平均損失として読み込みます。
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Representative Results
我々 は人間の臼歯をさらされている (n = グループあたり 8) pH 4.8 こする・ ロール、3 カ月で酸性水溶液にします。これは約 6 年間の臨床機能に対応しています。機械的荷重だった: 無負荷 (0 N)、N、30 または 50 n.
3 つのグループのための咬合面高さ損失だったことを意味: 0 N; 76 ± 20 μ m30 161 ± 40 μ m N;μ m ± 101 266 50 N (図 2)。機械的負荷とエロージョン摩耗は、ソーサーの形「陥凹」(図 3および図 4) と呼ばれる蝕歯の摩耗に関連する臨床的現象に密接に似ている咬合の尖頭の病変で起因しました。
図 1。こするとロールの図式。(、)、装置の概要: 1。 モーター、2 をかき混ぜながら。 コンテナー。コンテナーの (b) 中を見る: 3. 4 ロッド。 シリンダー。(c) 試料や容器の外に連絡ロッド: 3。 ロッド 5。 6 シム。 埋め込み大臼歯。この図の拡大版を表示するのにはここをクリックしてください。
図 2 。人間の臼歯の咬合面の高さの平均損失の棒グラフは、0、30、50 N ph 4.8 こする & ロールのデバイスを使用して脱灰溶液中に読み込まれます。誤差範囲を示す SD.この図の拡大版を表示するのにはここをクリックしてください。
図 3.脱灰溶液 ph 4.8 こする & ロールで 3 ヵ月後臼歯の典型的な例。左から右へ、歯が機械的に積まれた 0 N、30 N、または 50 番上段表面光写真 (倍率 10 X) を示しています、一番下の行は、対応する差分画像を示しています。差分画像の色は、1,500 μ m 損失 (青) (赤) を損なうことがなくから高さの損失を示します。この図の拡大版を表示するのにはここをクリックしてください。
図 4 。(上の行) の前に、選択したサンプルの profilometric, スキャンの例 (中段) の 3 ヶ月間暴露後。一番下の行行 (前に赤と黒の暴露後) の 2 つの重畳スキャンの断面を表示します。この図の拡大版を表示するのにはここをクリックしてください。
図 5 。咬エロージョン摩耗の臨床例です。(礼儀博士 R. Kuijs) カスプのカッピングに注意してください。この図の拡大版を表示するのにはここをクリックしてください。
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Discussion
ここで紹介するアプリケーションは、こするとロールの臨床関連性の良い印象を与えます。最高のローディングのレベルの実験で作成した咬合面形態、蝕歯摩耗 (図 5)11,12の臨床プレゼンテーションに似ています。
設定の汎用性は、使用されるソリューションにまずあります。最も単純なモデルでは、水を使用する場合があります。ローディングのサンプル水の中では、老化、例えばコンポジットレジン修復接着ボンド強度13を試験前に、のサンプルの使用できます。臨床的に関連するモデルでは、水は、人工唾液に置き換えられます可能性があります。繊維など研磨部品研磨食品の咀嚼をシミュレートするために追加できます。全体の食品は咀嚼の摩耗が捜査結果状況で使えます。純粋なエロージョン摩耗のソフトド リンクやジュースを模倣する解決策を定めることができます。
第二に、この例のように、読み込み、サンプルの位置を変更することによって調整できます。読み込みが約 75 N に限られているが、これは通常咀嚼力14の範囲内にあります。選択して充填レベル、生理的老化プロセスの速度は臨床的に関連します。合計実験時間まだ回転ユニットと同時に公開できる試料数が多い連続曝露削減されます。
デバイスのより多くの変更が予想される場合があります。熱制御ユニットを追加すると、サイクルの側面を導入できる、口腔老化のもう一つの重要な側面です。媒体を周期的に変更して pH サイクル導入できる、エナメル質の齲蝕プロセス (デ - と再石灰化) のシミュレーションのため。ロッド表面は、磁器やコンポジットレジン修復など、異なる拮抗状況をシミュレートするために修正されるかもしれません。サンプルの下に粘弾性材料を配置することによって歯根のアクションをシミュレートできます。デバイスは比較的簡単です、必要に応じて、ユーザーによって簡単にカスタマイズできます。
デバイスを操作する場合に考慮しなければならないいくつかの詳細があります。不均一な接触面を使用する場合は、表面を横切ってロッドの動きに図形を突出を阻ま、複雑です位置決め。これはロッドと不要な振動の滑りを引き起こす可能性があります。各実験の開始時に厳密に監視する、デバイスの実行に必要です。約 8 時間後に通常スムーズに実行されます。この期間の後、ロッドを交換し、その時点以降から週 2 回交換することをお勧めします。
歯は咬合荷重の埋め込まれている、前に位置決め注意深く検討されるべき棒の動きの方向は、できるだけ近い発音や咀嚼運動をシミュレートすることをので。咬合面に働く力は、ターンで負荷を低下させるを着用する可能性があります。サンプル突起の定期的なモニタリングは、目的の範囲内で負荷を維持するために使用することをお勧めします。浸食や齲蝕モデルの酸性媒体を用いた実験で pH 値も監視する必要があります。それは、エナメル質の溶解の結果として長い実験の過程で変更可能性があります。
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Disclosures
著者が明らかに何もありません。
Acknowledgments
著者の謝辞があります。
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Low speed handpiece | KAVO, Leutkirch imm Allgau, Germany | Dental equipment | |
| Brush for handpiece | KAVO, Leutkirch imm Allgau, Germany | Dental equipment | |
| Pumish | Dental equipment | ||
| Human third molars | |||
| Impression compound green | Kerr, Bioggio, Switzerland | Art.nr. 00444 | |
| Microscope slide | Menzel, Braunschweig, Germany | 76 x 26 mm | |
| Autoplast Cold curing denture base material | Candulor, Wangen, Switzerland | ||
| Silicone mold with inside dimensions of 12 x 15 x 27.5 | 3M Espe Neuss, Germany | Express STD | |
| Pressure vessel | Al Dente, Meckenbeuren, Germany | 581-009-024/25 | |
| Milling cutter ø16mm | Format, Germany | HSSCo8 nr. 21691600 | |
| Milling machine | Weiss Machine Tools | WMD 20 LV | |
| Rub&Roll | UMCN , Nijmegen The Netherlands | Technical workshop | |
| Rub&Roll container | UMCN , Nijmegen The Netherlands | Technical workshop | |
| Rub&Roll cylinder sample holder | UMCN , Nijmegen The Netherlands | Technical workshop | |
| Rub&Roll motor | UMCN , Nijmegen The Netherlands | Technical workshop | |
| Shim: Silicone plate massive 1 mm/ 1,5mm, 60 ± 5° Shore A, red | Peter van den Berg afdichtingstechniek, Barendrecht | ||
| Lactid acid extra pure 88% | Boom, The Netherlands | CAS nummer: 79-33-4 | |
| Calcium Chloride dihydrate CaCL2 .2H2O | Merck, Darmstadt, Germany | CAS nummer: 10043-52-4 | |
| Pottassium dihydrogen Phosphate KH2PO4 | Merck, Darmstadt, Germany | CAS nummer: 7778-77-0 | |
| Chloramine T (sodium salt) trihydrate for synthesis CH3C6H4SO2NClNa·3H2O | Merck, Darmstadt, Germany | CAS nummer: 7080-50-4 | |
| Natriumfluoride standard solution 1000mg/L F Certipur | Merck, Darmstadt, Germany | CAS nummer: 7681-49-4 | |
| Deionized water | |||
| Kaliumhydroxide, pellets EMSURE analytical reagent KOH | Merck, Darmstadt, Germany | CAS nummer: 1310-58-3 | |
| PVC tube(Hardness73 Shore A)outer diameter 14mm inner diameter 10mm | DEUTSCH & NEUMANN, Germany | Art.nr. 3501014 | |
| Insert of a stainless steel 316 (Hardness 130–150 HB) diameter 9mm | UMCN , Nijmegen The Netherlands | Technical workshop | |
| pH glass electrode | WTW, Weilheim, Germany | Sentix 61 103640 | |
| Non contact Profilometer Proscan 2100 | Scantron Industrial Products Ltd, Taunton, UK | http://www.scantronltd.co.uk | |
| Software version Proscan 2100 2.1.1.15A+ Sensor S29 / 10-10000 microns | Scantron Industrial Products Ltd, Taunton, UK | ||
| Software version Proform | Scantron Industrial Products Ltd, Taunton, UK | ||
| Stereomicroscope Leica | www.leica-microsystems.com | M50 | |
| Photocamera Canon | Canon Japan | EOS 50D | |
| Syringe | BD Plastipak, Spain | 20 ml. | |
| Hotplate | Schott instruments Mainz | SLK1 | |
| Silone impression material (Vinyl Polysiloxane Expres) | 3M Espe , USA | Regular | |
| Stirring Plate | IKA Werke, Germany | KMO2 Basic |
References
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