Imitiert und Messung der okklusalen Erosive Zahn mit dem "reiben & Roll" tragen und berührungslose Profilometry

Zusammenfassung

Die Rub ' n ' Roll kann imitieren kauen Zyklus erlauben Variation der kauen Kraft, Schiebe-Entfernung, kauen Geschwindigkeit, Anzahl der Zyklen und Frequenz und mit einer Kombination von abrasiven und erosiven Herausforderungen kann dazu führen, dass eine komplexe Simulation der mündlichen Alterung.

Zusammenfassung

Kauen, trinken und gelegentliche Zahn Schleifen führt zu physiologischen Abrasionen während einer Lebenszeit. Extreme Herausforderungen, wie Bruxismus oder gewöhnlichen kauen auf Fremdkörper, können zu übermäßigen Verschleiß führen. Vor kurzem wurde die Rolle der Erosion auf die Beschleunigung der mechanischen Abrasionen anerkannt, aber das Zusammenspiel zwischen chemischen und mechanischen Verschleiß Prozesse nicht umfassend untersucht worden. Unser Labor hat vor kurzem eine neuartige orale Verschleiß Gerät zur Simulation eines, der Rub & Roll, das dem Benutzer ermöglicht, Verschleiß und Studien zu laden, einzeln oder gleichzeitig in einer erosiven und/oder abrasiver Umgebung durchführen. Dieses Manuskript beschreibt eine Anwendung des Gerätes: die kombinierten mechanischen und erosive Laden des extrahierten menschlichen (vor) Backenzähne in einer simulierten kauen Bewegung mit einer kontrollierten Anwendung von Kraft, Geschwindigkeit, Flüssigkeit, und Zeit und die Anwendung der berührungslose Profilometry visualisieren und die daraus resultierende Verschleißbild zu messen. Die okklusale Morphologie, die in das Experiment mit der höchsten Belastung entstand ist sehr ähnlich wie die klinische Präsentation der erosiven Verschleiß.

Einleitung

Die Mundhöhle gezogen werden eine raue Umgebung: Feuchtigkeit, Temperaturschwankungen aufgrund kalter und warmer Speisen, und mechanische Belastung mit einigen der stärksten Muskeln im menschlichen Körper. Zähne, sind jedoch hervorragend ausgestattet, um diese Herausforderungen standhalten. Der Zahnschmelz ist sehr hart, und das Dentin unter verhindert, dass die relativ spröde Emaille fracturing. Die mineralische Komponente beider Materialien ist Hydroxylapatit, der sehr geringe Löslichkeit und im Gleichgewicht mit dem übersättigten Speichel. Kauen, trinken, und gelegentliche Zahn Schleifen führt zu physiologischen Abrasionen während einer Lebenszeit^1,2,3. Extreme Herausforderungen, wie Bruxismus oder gewöhnlichen kauen auf Fremdkörper, können zu übermäßigen Verschleiß führen. Vor kurzem wurde die Rolle der Erosion auf die Beschleunigung der mechanischen Abrasionen anerkannt. Zahn-Erosion wurde ausgiebig studiert in Vitro, aber verwendeten Modelle wurden in der Regel einfach und mechanische Faktoren weitgehend ignoriert wurden. Die klinische Zusammenspiel chemischer und mechanischer Verschleiß Prozesse ist daher nicht vollständig verstandenen⁴.

Viele in-vitro- Erosion und erosiver Verschleiß Studien haben einfache Säure Eintauchen des flachen polierten Emaille verwendet oder Dentin Proben, mit Härte Verlust oder Profilometry als die Messung Ansatz⁵. Die Einführung einer abrasiven Komponente engagiert sich in der Regel Zähneputzen Aktion, oder manchmal Zunge oder Emaille-Schwelle Schiebe Kontakte⁶. Solche Studien haben, dass Emaille Erosion Ergebnisse in eine weiche Oberflächenschicht gezeigt, leicht abgeschliffen ist. Flache Oberflächen sind in der Regel erforderlich, da die mechanische Belastung Gerät nicht kann Unebenheiten verarbeiten und Messtechniken für unebene Flächen auch komplizierter sind. Jedoch erosive Abrasionen bei Jugendlichen auf okklusalen Höckern zu sehen ist, und Abrieb durch Kauen wird voraussichtlich die wichtigsten mechanischen Faktor im okklusalen erosive Verschleiß. Die ideale mündliche Verschleiß-Maschine, die imitiert das Mundmilieu in allen Details ist nicht vorhanden, und die meisten in-vitro- Modelle werden nicht natürlichen okklusalen Oberflächen der Zähne entweder ausgesetzt oder gemessenen^7,8sein ermöglichen.

Unser Labor hat vor kurzem ein neuartiges Gerät, die viele Heintze⁷ Spezifikationen und Toleranzen der mündlichen Verschleiß Simulationsmodelle entspricht, und das ermöglicht dem Anwender, Verschleiß und laden Studien durchzuführen einzeln oder gleichzeitig in einem erosiven und/oder abrasiver Umgebung. Das neue Gerät (Rub ' n ' Roll) besteht aus einer bewegenden Maschine und einen Container (Abbildung 1a). Im Container kann ein Zylinder mit Proben montiert werden. Zwischen dem Zylinder und der Innenwand des Behälters eine weitere Ruten befinden (Abbildung 1 b). Durch den mitreißenden Motor Anlassen, dreht sich die Rute über die Exemplare in den Zylinder (Abbildung 1 c). Verwendung von Unterlegscheiben können unterschiedliche Kräfte an den Proben angewendet werden. Für eine umfassende Darstellung des Designs Bau, Betrieb Mechanismus und Features des Geräts beziehen sich auf das Papier einführen und diskutieren die Gerät-⁹. Das Gerät ist robust, technisch nicht anspruchsvoll, und kann Lasten auf 32 Proben gleichzeitig anwenden. Die Antagonisten Kraft bewegt sich über die Probenoberfläche während Kontaktpflege glatte, durchgehende, vergleichbar mit normalen kauen¹⁰. Hier stellen wir Ihnen einen Antrag auf Modell erosive Verschleiß der okklusalen Flächen der natürlichen Zähne, und wir zeigen die klinische Relevanz und Vielseitigkeit der Methode.

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Protokoll

Sammlung der Zähne in diesem Experiment verwendet wurde gemäß den Richtlinien der regionalen medizinischen Ethik-Kommission durchgeführt.

1. die Probenentnahme und Probenvorbereitung

1. Sammle 24 Ton extrahierten menschlichen (vor) Backenzähne von Zahnarztpraxen, und Pinsel mit Bimsstein in ein Lowspeed Handstück für eine saubere (kein Schmutz, keine gingival Reste) und glatte Oberfläche, und spülen Sie schließlich für 15 s unter fließendem Leitungswasser.
2. Einbetten der Proben, damit sie in die Aussparungen (12 x 15 x 27,5 mm) des Zylinders des Geräts passen.
   1. Schmelzen Sie die Eindruck Verbindung (ein Stick von 113 g) auf eine Herdplatte (50 ° C) für ca. 10 min und Tauchen Sie den okklusalen Teil der molaren in der flüssigen Substanz, mit der okklusalen Fläche. Legen Sie die Molaren umgedreht auf einen Objektträger und nach unten drücken Sie, bis alle WM Tipps das Glas berühren und warten ± 30 s bis Eindruck Verbindung abgekühlt ist und Set, Festsetzung des Zahns.
   2. Verwenden Sie eine Spritze, 10 mL von Polymethylmethacrylat (PMMA) Mischung in eine Silikonform mit Gießen Innenmaße 12 mm x 15 mm x 27,5 mm. Mix PMMA unter einem Abzug (Verhältnis 13 g Polymer: 10 mL Monomer) für ca. 25 s mit einem Spatel. Lassen Sie sich für 15 s damit Luftblasen, bevor Sie verwenden entweichen können.
   3. Umdrehen Sie die Mikroskop-Objektträger und aussetzen Sie der molaren in der Silikon-Form gefüllt mit PMMA. Drücken Sie die Folie nach unten, bis er die Form berührt. Die strömende Phase dauert ca. 1,5 min bei Raumtemperatur.
   4. Nach der Einstellung des PMMA bei Raumtemperatur und 1.000 hPa für 20 min, Objektträger und Entfernen des eingebetteten Zahns aus der Silikon-Form.
   5. Messen Sie die Gesamthöhe der eingebetteten Molaren zu und justieren Sie die Höhe genau 27,3 mm durch schrittweise entfernen der ausgehärteten PMMA von der Unterseite mit einer Fräse mit einer Fräse von 16 mm ausgestattet.

2. Zubereitung Demineralisation Lösung

1. 4.900 mL entionisiertem Wasser auf eine mitreißende Platte 0,1 M Milchsäure (50 g), 1, 5 mM CaCl₂ (1,103 g), 0,9 mM KH₂PO₄ (0,612 g), 10 mL 1 % Chloramin, 0,5 ppm F (2,5 mL von 1.000 ppm Zylinderblöcke Standard Lösung) hinzufügen.
2. Titrieren mit 10 M KOH (± 50 mL) bis pH 4,8 mit kalibrierten pH Glaselektrode.

3. Probieren Sie Montage und Maschineneinstellungen der Rub & Roll (Abbildung 1)

1. Entfernen Sie den Zylinder aus dem Container und 24 Exemplare in die Aussparungen im Zylinder von der Rub ' n ' Roll.
2. Um Laden Kraft einzustellen, passen Sie den Vorsprung der Probe aus dem Zylinder indem man eine Scheibe in die Aussparung unterhalb der Probe. Ohne Last (0 N) von 8 Proben verwenden keine Scheibe, und für 30 N (8 Exemplare) und 50 N (8 Exemplare), bzw. einen Shim von 1 mm und 1,5 mm verwenden.
3. Montieren Sie die 2 Teile des Zylinders und sichern Sie es mit einer M6-Schraube und legen Sie den Zylinder in den Behälter.
4. Füllen Sie den Behälter mit 500 mL Demineralisation Lösung.
5. Ort den Beladung-Stab: ein PVC-Rohr (Härte 73 Shore A) mit einem Außendurchmesser von 14 mm und einem Innendurchmesser 10 mm mit einer Einlage aus Edelstahl 316 Stab (130-150 Härte HB) mit einem Durchmesser von 9 mm.
6. Die Drehzahl 20 u/min, klinische kauen Frequenz zu simulieren und lassen Sie das Gerät ununterbrochen laufen.
7. Während des Experiments ersetzen Sie die Demineralisation Lösung und PVC-Schlauch, und überprüfen Sie den pH-Wert mit einem kalibrierten Glaselektrode zweimal in der Woche.
8. Nach 3 Monaten (entsprechend etwa 1.500.000 Zyklen) trennen Sie den Zylinder aus dem Behälter entfernen der Probekörpers durch Demontage 2 Teile des Zylinders und die Probe in entionisiertem Wasser zu speichern.
   Hinweis: Alle Proben werden vor und nach dem Laden in die Rub ' n ' Roll, mit einer berührungslosen Profilometer gescannt.

4. Profilometric scannen, Analyse und Subtraktion

1. Generieren Sie eine topographische Messung der Probe ein Profilometer.
2. Schalten Sie Geräte: Computer, Netzteil-Modul und Sensor Controller. Stellen Sie den entsprechenden Sensor und mit Rändelschraube sichern. Fügen Sie dann sorgfältig die optische Faser in der Sensor-Steuerung.
3. Wählen Sie den richtigen Sensor auf dem Sensor Controller. Die Sensor-Steuerung zeigt 4 Optionen (F1 - F4). Drücken Sie F4 zweimal und das konfokale Sensor-Menü wird angezeigt.
   1. Drücken Sie F3 (Sensor Wahl) und scrollen Sie zum 2-10.000 µm. Wählen Sie (10 mm) und drücken Sie F4. Drücken Sie F1 und F4 (ja) Einstellungen EEPROM speichern. LED-Intensität auswählen und positionieren "± 09:00" und drücken F4 - F2 - F4 aktivieren unter "dunkle Referenz" des Sensors.
4. Öffnen Sie die Software und wählen Sie die Option "verbinden" auf das Gerät. Beachten Sie, dass der Messtisch zur "home-Position" Suche automatisch verschoben werden. Der Startbildschirm erscheint auf dem Display. In der Menüleiste, gefolgt von Sensorauswahl Presswerkzeuge und wählen Sie Sensor S29 | 10 - 10.000 µm.
   1. Drücken Sie die Werkzeuge in der Menüleiste, gefolgt von Sample-Rate und wählen Sie 300 Hz. Presswerkzeuge in der Menüleiste, gefolgt von Geschwindigkeitsmesser und 0 - 100 %.
5. Wählen Sie Scan in der Menüleiste. Dann wählen Sie Schlüssel zu bewegen. Drücken Sie die gelbe Fläche in der Mitte des Bildschirms, um dem Messtisch zur Mitte.
6. Positionieren Sie die Probe in der Mitte des Messtisches, gefolgt von der richtigen Höhe innerhalb der Reichweite des Sensors einstellen. Stellen Sie den Sensor über den gewünschten Bereich der Probe und stellen Sie den Abstand des Sensors in einer Weise, dass die komplette Probe zu scannenden Bereichs innerhalb der Fokus-Bereich des Sensors befindet. Die Sensor-Steuerung zeigt an, ob die Höhe innerhalb der Reichweite des Sensors zeigt eine Grünfläche in der Höhe von live-Daten.
7. Wählen Sie Einstellungen. Festlegen Sie den Durchschnitt auf 2, um sicherzustellen, dass jeder Punkt der aufgezeichneten Daten der Durchschnitt 2 Messungen. Dies wird Scan-Geschwindigkeit verlangsamen, aber Scan-Qualität zu erhöhen. Nach Beendigung der Einstellungen drücken Sie OK, um die Haupt-Scan Setup zurückzukehren.
8. Positionieren Sie den Sensor-Balken auf der oberen linken Ecke der Probe. Legen Sie den gesamten Scan-Bereich, 15 mm x 12 mm mit einer Schrittweite in X und Y-Richtung von 40 µm (0,04 mm), die Nummer der Schritte bei X = 375 und Y = 300. Wieder werden kleinere Schritte Scan-Auflösung, aber auch Scan-Zeit erhöhen. Drücken Sie Scan jetzt um den Scanvorgang zu starten.
9. Wenn der Scan nach ca. 10 min abgeschlossen ist, wählen Sie die Datei in der Menüleiste, gefolgt von speichern unter wählen. Die Scans sind so standardisiert, dass die Waage immer auf dem gleichen Niveau sind.
10. Wählen Sie die Datei in der Menüleiste, gefolgt von der geöffneten Datei zu wählen. Verzug in der Menüleiste auswählen. Anwenden eines Filters Verzug von 1, der Lärm der Scan Tisch und Sensor zu beseitigen. Wählen Sie höchsten Punkt in der Menüleiste und den höchsten Punkt auf dem Molaren zu finden.
11. Wählen Sie Werkzeuge in der Menüleiste, gefolgt von Option-Skala, die Scan-Konfiguration zu wählen. Legen Sie in der Scankonfiguration den Versatz in mm berechnet, indem Z Wert höchsten Punkt (gemessen in 4.10) - 3500. Legen Sie den Bereich im Handbuch, von 0 bis 3,6 mm, und drücken Sie "OK".
12. Wählen Sie die Ladefläche in der Menüleiste die Skalierung zurücksetzen. Wählen Sie die Datei in der Menüleiste, gefolgt von speichern unter wählen.
13. Subtrahieren Sie Scans zu zwei verschiedenen Zeitpunkten rechtzeitig genommen.
    1. Wählen Sie öffnen in der Menüleiste in der Software. Suchen Sie den Originalscan und der veränderten Scan-Datei im Verzeichnis, wählen Sie Dateien aus, und drücken Sie "OK". Die Optionen-Bildschirm erscheint, wählen Sie in der Nivellierung Option: Handbuch Nivellierung Option; und bei die Vergütung der Optionen bzw. ausgeglichen, gelten für original und zu veränderten.
    2. Wählen Sie Fenster in der Menüleiste, gefolgt von der Option erstellen Ansicht und schließlich die Option Kreuz Schnittansicht.
14. Wählen Sie die geänderte Oberfläche und bewegen Sie die modifizierte Oberfläche über die Originaloberfläche in horizontalen, vertikalen und Z-Richtung (Höhe) halten Sie die Strg-Taste und drücken Sie die linke und Rechte Pfeiltaste für horizontale Richtung; halten die Strg-Taste gedrückt und drücken Sie oben und unten Pfeiltaste für vertikale Richtung; halten Sie die Umschalttaste gedrückt und drücken Sie nach oben und unten Pfeil Taste für Z-Richtung in einer Weise, dass die subtrahierten Volumen und Höhe in den Unterschied-Ansicht angezeigten so gering wie möglich sind.
15. Wählen Sie Datei in der Menüleiste, gefolgt von Wahl speichern Speichern unter Leistung wird als mittlere Lautstärke und mittlere Höhenverlust gelesen.

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Ergebnisse

Wir ausgesetzt menschliche molare Zähnen (n = 8 pro Gruppe), eine saure wässrige Lösung bei pH 4,8 in der Rub ' n ' Roll, für 3 Monate. Dies entspricht einer klinischen funktionierenden Zeit ca. 6 Jahre. Die mechanische Belastung war: ohne Last (0 N), N 30 oder 50 N.

Meine war okklusalen Oberfläche Höhenverlust für die drei Gruppen: 76 ± 20 µm für 0 N; 161 ± 40 µm für 30 N; und 266 ± 101 µm für 50 N (

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Diskussion

Die hier vorgestellten Anwendung gibt einen guten Eindruck über die klinische Relevanz der Rub ' n ' Roll. Die okklusale Morphologie, die in das Experiment mit der höchsten Belastung entstand ist sehr ähnlich wie die klinische Präsentation der erosiven Zahn Verschleiß (Abbildung 5)^11,12.

Die Vielseitigkeit der Einrichtung liegt vor allem mit den Lösungen verwendet. Im einfachsten Modell kann Wasser v...

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Materialien

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