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摘要

摩擦 & 辊可以模仿咀嚼周期, 允许变化的咀嚼力, 滑动距离, 咀嚼速度, 周期数, 和频率, 并与侵蚀和磨料的挑战, 可能导致复杂的模拟口腔老化。

摘要

咀嚼、饮酒和偶尔磨牙会导致生理上的牙齿磨损。极端的挑战, 如磨牙或习惯性咀嚼异物, 可能导致过度磨损。近年来, 腐蚀在加速机械齿磨损中的作用已经得到了认可, 但化学和机械磨损过程之间的相互影响还没有得到广泛的研究。我们的实验室最近引入了一种新型的口腔磨损模拟装置, 即摩擦 & 轧辊, 使用户能够单独或同时在侵蚀和/或研磨环境中进行磨损和加载研究。这份手稿描述了该装置的一个应用: 在模拟咀嚼运动中, 被提取的人 (前) 磨牙的复合机械和腐蚀载荷, 具有受力、速度、流体和时间的控制应用,非接触式轮廓术在可视化和测量所产生的磨损模式。在最高负荷水平实验中产生的咬合形态学与糜烂磨损的临床表现非常相似。

引言

口腔可以被认为是一个严酷的环境: 湿度, 温度的变化, 由于热和冷的食物摄入, 和机械负荷与一些最强的肌肉在人体。然而, 牙齿有能力抵御这些挑战。搪瓷是非常坚硬的, 并且牙本质在之下防止相对地易碎的搪瓷从破裂。这两种材料的矿物成分, 羟基磷灰石是非常低的溶解度和平衡与饱和唾液。咀嚼, 饮酒, 偶尔磨牙会导致生理牙齿磨损在一生中1,2,3。极端的挑战, 如磨牙或习惯性咀嚼异物, 可能导致过度磨损。近年来, 侵蚀在加速机械齿磨损中的作用得到了认可。牙齿侵蚀已被广泛研究的体外, 但所使用的模型一般是简单的, 和机械因素很大程度上被忽视。因此, 化学和机械磨损过程之间的临床相互作用是不完全理解的4。

许多体外侵蚀和糜烂磨损研究使用简单的酸浸泡平坦抛光珐琅或牙本质样品, 使用硬度损失或轮廓术作为测量方法5。磨料成分的引入通常涉及刷牙动作, 或有时舌或珐琅尖滑动接触点6。这些研究表明, 釉质侵蚀导致软化表面层, 这是容易磨损。平面通常是需要的, 因为机械加载装置不能处理凹凸不平的表面, 而且测量不均匀的表面的技术也更加复杂。然而, 在咬合尖, 大多数的青少年糜烂牙齿磨损, 咀嚼食物的磨损预计是最相关的机械因素咬合侵蚀磨损。理想的口腔磨损机, 模仿口腔环境的所有细节不存在, 大多数体外模型将不允许天然咬合表面的牙齿是暴露或测量7,8。

我们的实验室最近推出了一种新颖的设备, 它符合许多 Heintze 的7规范和口腔磨损模拟模型的公差, 并使用户能够单独或同时在侵蚀和/或研磨环境。新设备 (搓 & 卷) 由搅拌机器和容器 (图 1a) 组成.在容器中, 可以安装带有试样的圆柱体。在圆筒和容器的内壁之间一个更多标尺被安置 (图 1b)。通过启动搅拌马达, 杆在气缸中的试样上旋转 (图 1c)。使用垫片, 不同的力量可以应用于标本。有关设备的设计、构造、运行机制和功能的全面描述, 请参阅介绍和讨论设备9的文章。该装置坚固耐用, 技术要求不高, 可同时将载荷应用于32试样。拮抗力在试样表面上移动, 同时保持平滑连续的接触, 这与正常咀嚼的10相当。本文介绍了天然牙咬合面磨损模型的应用, 并说明了该方法的临床意义和通用性。

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研究方案

本试验所用牙齿的收集是按照区域医学伦理委员会的指导方针进行的。

1. 标本采集和样品制备

  1. 收集24声音提取的人 (前) 臼齿从牙科实践, 并刷与浮石在低速手机到一个干净的 (无碎片, 没有牙龈残余) 和光滑的牙齿表面, 最后冲洗十五年代下自来水。
  2. 嵌入的样品, 使他们适合的凹槽 (12 毫米 x 15 mm x 27.5 毫米) 的气缸的设备。
    1. 在板 (50 ° c) 上熔化印模化合物 (一根113克), 大约10分钟, 在熔融物质中浸出臼齿的咬合部分, 覆盖咬合表面。将臼齿倒置放在显微镜下的幻灯片上, 然后按下直到所有杯子的提示触摸玻璃和等待±三十年代, 直到印象化合物已冷却和设置, 固定的牙齿。
    2. 使用注射器将10毫升的酯 (pmma) 混合物倒入硅胶模具中, 内部尺寸为 12 mm x 15 mm x 27.5 mm. 混合 PMMA 在油烟罩 (比13克聚合物:10 毫升单体) 大约二十五年代使用刮刀。离开到十五年代, 这样任何气泡都可以在使用前逃脱。
    3. 将显微镜滑轨倒置, 并在填充有 PMMA 的硅模中暂停磨牙。按下幻灯片, 直到它触及模具。浇注相在室温下持续约1.5 分钟。
    4. 在室温下设置 PMMA 和 1000 hPa 20 分钟后, 取下显微镜滑轨, 从硅模具中取出嵌入的牙齿。
    5. 测量嵌入摩尔的总高度, 并通过用 16 mm 的铣刀, 从底部增量去除固化的 PMMA, 将高度调整到刚好 27.3 mm。

2. 脱矿溶液的制备

  1. 添加0.1 米乳酸 (50 克), 1.5 mm CaCl2 (1.103 g), 0.9 mm,2PO4 (0.612 g), 10 毫升1% 氯, 0.5 ppm F (2.5 毫升 1000 ppm 氟化物标准溶液) 到4900毫升的去离子水搅拌板上。
  2. 滴定与10米 KOH (±50毫升), 以 ph 4.8 与校准 ph 玻璃电极。

3. 摩擦 & 轧辊的安装和机器设置 (图 1)

  1. 从容器中取出钢瓶, 将24试样放在摩擦 & 辊筒的凹槽中。
  2. 为了调整加载力, 通过在试样下方的凹槽中放置一个垫片来调整试样的突起。对于没有负载 (0 n) 的8标本, 使用无垫片, 并为 30 n (8 标本) 和 50 n (8 标本), 使用一个垫片的1毫米和1.5 毫米, 分别。
  3. 安装气缸的2部分, 用 M6 螺栓固定, 并将钢瓶放在容器中。
  4. 用500毫升脱矿溶液填充容器。
  5. 放置装货杆: PVC 管 (硬度73岸 a), 外径为14毫米, 内径为 10 mm, 插入不锈钢316杆 (硬度 130-150 HB), 直径为9毫米。
  6. 将转速设置为 20 rpm, 模拟临床咀嚼频率, 并让设备不间断运行。
  7. 在实验中, 更换除盐溶液和 PVC 管, 并检查 pH 与校准玻璃电极每周两次。
  8. 在3月后 (对应于大约150万个周期) 断开钢瓶与容器的连接, 拆下样品, 拆卸2部分的气缸, 并将标本存放在去离子水中。
    注: 所有试样都在摩擦 & 辊的前后进行扫描, 使用非接触仪。

4. 测量扫描、分析和减法

  1. 使用仪生成样品的地形测量。
  2. 开关设备: 计算机、电源模块和传感器控制器。放置适当的传感器, 并与螺钉安全。然后, 小心地将光纤插入传感器控制器。
  3. 在传感器控制器上选择正确的传感器。传感器控制器将显示4选项 (F1-F4)。按 F4 两次, 并显示共焦传感器菜单。
    1. 按 F3 (传感器选择), 滚动到 2-1万µm. 选择 (10 mm) 并按 F4。按 F1 并选择 F4 (是) 将设置保存到 EEPROM。选择 LED 强度, 并转到位置 "±9点", 并按 F4-F2-F4 采取了 "暗参考" 的传感器。
  4. 打开软件并选择 "连接" 到设备的选项。注意, 测量表将自动移动到 "主页位置" 搜索。显示屏上会显示主屏幕。按下菜单栏中的工具, 然后选择传感器 S29 |10-1万µm。
    1. 按下菜单栏中的工具, 然后选择300赫兹. 在菜单栏中的按下工具, 然后是速度传感器, 然后选择 0-100%。
  5. 在菜单栏中选择 "扫描"。然后选择关键移动阶段。按屏幕中间的黄色区域, 将测量表移动到中心。
  6. 将试样放置在测量表的中心, 然后在传感器的范围内设置正确的高度。将传感器置于样本感兴趣的区域之上, 并调整传感器的距离, 使扫描的完整采样区域位于传感器的焦点范围内。传感器控制器指示高度是否在显示活动数据高度中的绿色区域的传感器范围内。
  7. 选择设置。将平均值设置为 2, 以确保每个记录的数据点都是平均2测量值。这会减慢扫描速度, 但会提高扫描质量。完成设置后, 按 OK 返回主扫描设置。
  8. 将传感器光束放置在试样的左上角。将总扫描区域设置为 15 mm x 12 mm, 在 x 和 y 方向的步长为40µm (0.04 mm), 步骤数 x = 375 和 y = 300。再次, 较小的步骤将增加扫描分辨率, 但也扫描时间。现在按扫描开始扫描。
  9. 当扫描完成约10分钟后, 在菜单栏中选择 "文件", 随后选择 "另存为"。扫描被规范化, 在这种方式下, 天平总是在相同的水平。
  10. 选择菜单栏中的文件, 然后选取 "打开文件"。在菜单栏中选择翘曲。使用1的翘曲滤镜来消除扫描台和传感器的噪音。选择菜单栏中的最高点, 然后在磨牙上找到最高点。
  11. 在菜单栏中选择工具, 然后在扫描配置中选择选项缩放。在扫描配置中, 按 Z 值最高点 (在4.10 中测量)-3500 计算 mm 的偏移量。手动设置范围, 从0到 3.6 mm, 然后按 "确定"。
  12. 选择菜单栏中的 "加载区域" 以重置缩放比例。选择菜单栏中的文件, 接着选择 "另存为"。
  13. 减去扫描在两个不同的时刻, 在时间。
    1. 在软件的菜单栏中选择 "打开"。在目录中找到原始扫描和修改后的扫描文件, 选择 "文件", 然后按 "确定"。将显示 "选项" 屏幕, 在 "调配" 选项中选择: 手动调配选项;并在补偿抵消的选项分别, 适用于原件和适用于修改。
    2. 在菜单栏中选择 "窗口", 后跟选项创建视图, 最后是选项横截面视图。
  14. 选取已修改的曲面, 并在水平、垂直和 Z 方向 (高度) 上, 通过按住控制键并按下左右箭头键以水平方向移动经过修改的曲面;按住控制键并按向上和向下箭头键进行垂直方向;按住 shift 键并按 Z 方向向上和向下键, 这样, 差异视图中显示的减去的音量和高度就尽可能低。
  15. 选择菜单栏中的文件, 然后选择 "另存为". 输出被读为平均体积损失和平均高度损失。

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结果

我们暴露了人磨牙 (n = 8 每组) 到酸性水溶液在 pH 4.8 在摩擦 & 轧辊, 3 月。这对应于一个临床运作时间大约6年。施加的机械载荷为: 无负载 (0 n)、30 n 或 50 n。

平均咬合面高度损失为三组为:76 ±20µm 为 0 N;161±40µm 30 N;和266±101µm 50 N (图 2)。磨损与机械加载造成的咬合尖齿状病变的牙颌尖端尖端类似的临床现...

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讨论

在这里提出的应用给了一个良好的印象的临床相关性的揉 & 辊。在实验中产生的咬合形态学在最高的负载水平是非常相似的临床表现糜烂牙齿磨损 (图 5)11,12。

设置的多才多艺首先说谎与使用的解答。在最简单的模型中, 可以使用水。在水介质中加载样品可用于样品老化, 例如复合树脂修复胶粘接, 在粘结强度?...

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披露声明

作者没有什么可透露的。

致谢

作者没有致谢。

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材料

NameCompanyCatalog NumberComments
Low speed handpieceKAVO, Leutkirch imm Allgau, GermanyDental equipment
Brush for handpieceKAVO, Leutkirch imm Allgau, GermanyDental equipment
PumishDental equipment
Human third molars
Impression compound greenKerr, Bioggio, SwitzerlandArt.nr. 00444
Microscope slideMenzel, Braunschweig, Germany76 x 26 mm
Autoplast Cold curing denture base materialCandulor, Wangen, Switzerland
Silicone mold with inside dimensions of 12 x 15 x 27.53M Espe Neuss, GermanyExpress STD
Pressure vesselAl Dente, Meckenbeuren, Germany581-009-024/25
Milling cutter ø16mmFormat, GermanyHSSCo8 nr. 21691600
Milling machineWeiss Machine ToolsWMD 20 LV
Rub&RollUMCN , Nijmegen The NetherlandsTechnical workshop
Rub&Roll containerUMCN , Nijmegen The NetherlandsTechnical workshop
Rub&Roll cylinder sample holderUMCN , Nijmegen The NetherlandsTechnical workshop
Rub&Roll motorUMCN , Nijmegen The NetherlandsTechnical workshop
Shim: Silicone plate massive 1 mm/ 1,5mm, 60 ± 5° Shore A, redPeter van den Berg afdichtingstechniek, Barendrecht
Lactid acid extra pure 88%Boom, The NetherlandsCAS nummer: 79-33-4
Calcium Chloride dihydrate CaCL2 .2H2OMerck, Darmstadt, GermanyCAS nummer: 10043-52-4
Pottassium dihydrogen Phosphate KH2PO4Merck, Darmstadt, GermanyCAS nummer: 7778-77-0
Chloramine T (sodium salt) trihydrate for synthesis CH3C6H4SO2NClNa·3H2OMerck, Darmstadt, GermanyCAS nummer: 7080-50-4
Natriumfluoride standard solution 1000mg/L F CertipurMerck, Darmstadt, GermanyCAS nummer: 7681-49-4
Deionized water
Kaliumhydroxide, pellets EMSURE analytical reagent KOHMerck, Darmstadt, GermanyCAS nummer: 1310-58-3
PVC tube(Hardness73 Shore A)outer diameter 14mm inner diameter 10mmDEUTSCH & NEUMANN, GermanyArt.nr. 3501014
Insert of a stainless steel 316 (Hardness 130–150 HB) diameter 9mmUMCN , Nijmegen The NetherlandsTechnical workshop
pH glass electrodeWTW, Weilheim, GermanySentix 61 103640
Non contact Profilometer Proscan 2100Scantron Industrial Products Ltd, Taunton, UKhttp://www.scantronltd.co.uk
Software version Proscan 2100 2.1.1.15A+ Sensor S29 / 10-10000 micronsScantron Industrial Products Ltd, Taunton, UK
Software version ProformScantron Industrial Products Ltd, Taunton, UK
Stereomicroscope Leicawww.leica-microsystems.comM50
Photocamera CanonCanon JapanEOS 50D
SyringeBD Plastipak, Spain20 ml.
HotplateSchott instruments MainzSLK1
Silone impression material (Vinyl Polysiloxane Expres)3M Espe , USARegular
Stirring PlateIKA Werke, GermanyKMO2 Basic

参考文献

  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).
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