באתר טוען לחיצה והדמיה לא פולשנית המצטרף של רצועת שן עצם חניכיים סיבית המשותפת

Summary

במחקר זה, השימוש במכשיר טעינת אתרו בשילוב עם טומוגרפיה מיקרו רנטגן שחושב לביומכניקה המשותפת סיבית יידון. קריאות ניסיוניות לזיהוי עם שינוי כולל ביומכניקה המשותפת תכלול: 1) כוח הריאקציוני לעומת עקירה, כלומר עקירת שן בתוך שקע מכתשיים והתגובה ריאקציונרית שלה לטעינה, 2) תלת ממדים (3D) בתצורה וmorphometrics מרחבית, כלומר גיאומטרי מערכת יחסים של השן עם שקע מכתשיים, ו3) שינויים בקריאות 1 ו -2 עקב שינוי בציר טעינה, כלומר המון קונצנטריים או אקסצנטרי.

Abstract

מחקר זה מדגים פרוטוקול בדיקת ביומכניקה רומן. היתרון של פרוטוקול זה כולל את השימוש במכשיר טעינת אתרו מצמידים את מיקרוסקופ רנטגן ברזולוציה גבוהה, ובכך לאפשר הדמיה של אלמנטים מבניים פנימיים תחת עומסים פיסיולוגיים מדומים ותנאים רטובים. דגימות ניסוי תכלול ברצועות עצם חניכיים בשלמות מפרקים סיביים (PDL) שן. תוצאות תמחשנה שלוש תכונות חשובות של הפרוטוקול כפי שהם יכולים להיות מיושמים לביומכניקה של רמת איברים: 1) כוח הריאקציוני לעומת עקירה: עקירת שן בתוך שקע מכתשיים והתגובה ריאקציונרית שלה לטעינה, 2) תלת ממדים (3D) בתצורה המרחבית וmorphometrics: יחסים גיאומטריים של השן עם שקע מכתשיים, ו3) שינויים בקריאות 1 ו -2 עקב שינוי בציר טעינה, כלומר מקונצנטריים לעומסים אקסצנטריים. יעילות של הפרוטוקול המוצע תוערך על ידי צימוד te המכניקריאות עוקץ לmorphometrics 3D וביומכניקה הכוללת של המפרק. בנוסף, טכניקה זו יושמה דגש על הצורך לאזן תנאי ניסוי, המון במיוחד ריאקציוני לפני רכישת tomograms של מפרקים סיביים. יש לציין כי הפרוטוקול המוצע מוגבל לבדיקת דגימות בתנאי vivo לשעבר, וכי השימוש בסוכנים בניגוד לדמיין תגובה מכאנית של רקמות רכות עלולים להוביל למסקנות שגויות על ביומכניקה של רקמות ורמת איברים.

Introduction

מספר שיטות ניסיוניות ימשיכו לשמש כדי לחקור ביומכניקה של מפרקי diarthrodial והסיביים. שיטות ספציפיות לביומכניקה איבר השן לכלול את השימוש של מודד מתח ^1-3, שיטות photoelasticity ^{4, 5,} אינטרפרומטריה moire ^{6, 7,} אינטרפרומטריה דפוס רבב האלקטרונית ^8, ומתאם דיגיטלי תמונה (DIC) ^9-14. במחקר זה, הגישה החדשנית כוללת הדמיה לא פולשנית באמצעות קרני רנטגן על מנת לחשוף את המבנים הפנימיים של מפרק סיבי (רקמות mineralized והממשקים שלהם מורכבות מאזורים רכים יותר, וממשק רקמות כגון רצועות) בעומסים שווי ערך לin vivo תנאים. מכשיר טעינת אתר במצמיד מיקרוסקופ מיקרו-X-Ray יהיה בשימוש. עומס הזמן ועקומות עומס עקירה ייאספו כטוחן של ריבית בחמים-לסת תחתונה עכברוש טרי שנקטפו נטען. מ 'מטרת עין של הגישה שהוצגה במחקר זה היא להדגיש את ההשפעה של מורפולוגיה תלת ממדית של שיניים עצם על ידי השוואת תנאים ב: 1) אין עומס וכאשר היא עמוסה, וכאשר 2) טעונה מעגלית ואקסצנטרית. ביטול הצורך בדגימות לחתוך, ולבצע ניסויים באיברים שלמים שלמים בתנאים רטובים יאפשר שימור מרבי של מדינת מתח 3D. זה מפותח תחום חדש של חקירה בהבנת תהליכים דינמיים של המתחם בתרחישי טעינה שונים.

במחקר זה, השיטות לביומכניקה PDL בדיקות בתוך מפרק סיבי שלם של עכברוש ספראג Dawley, משותפות נחשב כמערכת מודל bioengineering אופטימלית שיפורטו. ניסויים יכללו סימולציה של עומסי לעיסה בתנאי התייבשות על מנת להדגיש שלוש תכונות חשובות של המפרק ככל שהם מתייחסים לביומכניקה של רמת איברים. שלוש נקודות יכללו: 1) כוח הריאקציוני לעומת עקירה:עקירת שן בתוך שקע מכתשיים והתגובה ריאקציונרית שלה לטעינה, 2) () תצורה תלת ממדי 3D במרחב ובmorphometrics: יחסים גיאומטריים של השן עם שקע מכתשיים, ו3) שינויים בקריאות 1 ו -2 עקב שינוי ב ציר טעינה, כלומר מקונצנטריים לעומסים אקסצנטריים. שלוש קריאות הבסיסיות של הטכניקה המוצעת ניתן ליישם כדי לחקור את טבע ההסתגלות של מפרקי חוליות או בשל שינויים בדרישות פונקציונליות, ו / או מחלה. שינויים בקריאות הנ"ל, במיוחד המתאם בין עומסי ריאקציוני עם עקירה, וכתוצאה מכך עיקולים ריאקציוני עומס זמן ועומס תזוזה בשיעורי העמסה שונים יכולים להיות מיושמים על מנת להדגיש סך שינויים במפרק ביומכניקה. יעילות של הפרוטוקול המוצע תוערך על ידי צימוד readouts בדיקות המכני לmorphometrics 3D וביומכניקה הכוללת של המפרק.

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Protocol

דיור בבעלי חיים ובהמתת חסד: כל בעלי החיים המשמשים בהפגנה זו שוכנו בתנאי הפתוגן ללא בהתאם להנחיותיה של הוועדה המוסדית טיפול בבעלי חיים ושימוש (IACUC) והמכון הלאומי לבריאות (NIH).

לספק חיות עם אוכל סטנדרטי קשה גלולה חולדה וlib מודעות מים. להרדים בעלי חיים באמצעות שיטת שני שלבים של מחנק פחמן דו חמצני, פתיחת בית החזה בין שתי המדינות בהתאם לפרוטוקול הסטנדרטי של קליפורניה בסן פרנסיסקו, כפי שאושר על ידי IACUC. לבצע בדיקה ביומכנית בתוך 24 שעות של הקרבת בעלי חיים כדי למנוע ניוון רקמות.

1. הכנה וDissection של לסת תחתונה או לסת עליונה עכברוש

1. הסר לסתות עכברוש בעדינות על ידי ניתוק קבצים מצורפים רקמה ורקמת שריר קרומיים תוך שמירה על כל הלסת התחתונה, כולל התהליך coronoid ותהליך condylar (איור 1) ^15.
2. hemimandibles הנפרד ברכבefully חיתוך הרקמה הסיבית של מאחה mandibular עם להב סכין מנתחים.
   הערה: התהליכים כלילית וcondylar, וRamus של הלסת התחתונה (איור 1) יש להוציא אם הם פיזי להכשיל בדיקה ביומכנית של טוחנת 2 ^nd.
3. חותכים את השיניים החותכות בלי לחשוף את חדר העיסה שלא לעכב את הטעינה של השן הטוחנת.

2. הכנת דגימה באתר טוען דחיסה (איור 2)

1. לשתק את הדגימה על בדל פלדה באמצעות חומר שהוא נוקשה באופן משמעותי מהדגימה הניסיונית לפני טעינתה במכשיר טעינת אתרו (איור 2 א).
   הערה: polymethylmethacrylate (PMMA) שימש כדי לשתק את הדגימה במחקר זה ועודף, אם בכלל, הוסר באמצעות חוקר שיניים.
2. יישר את שטח הסגרים של הטוחנות (ים) של עניין במקביל עם דיסק דגימת AFM מתכת באמצעות קצה ישר בשנימטוסים (כלומר mesial-דיסטלי וbuccal לשוני).
3. צור שוקת עם מכשיר קהה המקיף את השיניים הטוחנות.
   הערה: שטח זה צריך לשמש "חפיר" להכיל נוזל עודף ולשמור על לחות ברקמות במהלך טעינת אתר.
4. הכן את משטח השן לבנות לטעינה (איור 2) או אקסצנטרי (איור 2C) קונצנטריים באמצעות מרוכבים שיניים. לחרוט את פני השטח של השן של עניין עם 35% ג'ל חומצה זרחתית על פני השטח סגרים ל15 שניות.
5. יש לשטוף ביסודיות עם מים etchant deionized ולייבש את המשטח באמצעות מזרק אוויר / מים או מיכל אוויר דחוס. עם חוקר, התפשט טיפת הסוכן המליטה של ​​לcusps הפתוח בשכבה דקה. לרפא מורכב עם ריפוי אור שיניים.
   שימו לב: יש לבצע את כל הצעדים כרוכים במרוכבים ללא אור ישיר ממנורה. בתנאים כאלה היינו undesirably להאיץ את תהליך פילמור, וcoulד למנוע מיקום נכון של מרוכבים. תאורה בחדר הוא מקובלת.
6. הסר סוכן מליטה עודף משיניים סמוכות עם אזמל קנס או סכין גילוח.
7. הנח מרוכבים שיניים flowable על פני השטח לאחר הכנת פני השטח ולהפיץ אותו לחריצים של השן הטוחנת (ים) של עניין באמצעות חוקר שיניים.
8. לחשוף את מרוכבים לריפוי אור שיניים ל30 שניות.
9. עובש הצטברות סגרים של כ 3-4 מ"מ באמצעות מרוכבים שרף שיניים, ממטוס הסגרים של הטוחנות (ים) של עניין וריפוי אור ל30 שניות.
10. מנמיך את החלק העליון של ההצטברות מרוכבים למקביל משטח שטוח כדי לאפשר ערכת טעינה עקבית בכל הדגימות באמצעות קצה ישר ויד במהירות גבוהה חתיכה.
    הערה: במהלך הבדיקה ביומכנית, יש לאחסן דגימות אחרות בפתרון שנאגרו טריס פוספט (TBS) עם 50 מ"ג / מיליליטר פניצילין, וסטרפטומיצין ^15.

3. הסחף התקן טעינה ונוקשות, יכולת חומר נכס ההתמיינות, בטוען באתרו של הג'וינט סיבי

1. אבטח את הדגימה עם ההצטברות מרוכבים על הסדן של שלב הטעינה, ומבחן לטעינה אחידה כפי שמוצג באיור 2.
2. מניחים נייר לבטא על פני השטח של מרוכבים ואחרי טעינת הדגימה לעומס סופי כדי לבדוק לטעינה קונצנטריים או אקסצנטרית (2B דמויות ו2C).
3. הנח Kimwipe הספוג TBS סביב הדגימה כדי להבטיח לחות דגימה. הפוך שוקת סביב הדגימה ולמלא אותו עם TBS כדי לשמור על איבר התייבשות במהלך הדמיה.
4. עומס שיא קלט וקצב תזוזה לתוך תוכנת Deben לדחוס הטוחנות לרצוי עומס שיא בקצב תזוזה הבא קיבוע של hemimandible.
   הערה: קריאות אופייניות צריכה לכלול עומס ריאקציוני כחומר דחוס לאורך זמן (רגישות מתמר עומס = 0.1N). מעומס זמן ותזוזה בזמן, יש לקבל עקומת עומס עקירה לחומר הדחוס ^16-18. שימוש בנתונים שנאספו ממחזורי הטעינה, מאפיינים שונים של המפרק יכולים גם להיות נחושים. הנוקשות של המפרק צריכים להיות מחושבים על ידי לקיחת שיפוע החלק ליניארי (כ 30% האחרונים של נתונים) של שלב ההעמסה של העומס לעומת עקומת עקירת ^19.

4. הכתמה של רקמות רכות, PDL, עם Phosphotungstic חומצה (PTA)

הערה: כדי לשפר את ניגוד הנחתה רנטגן, PDL צריך להיות מוכתם בפתרון 5% ועד הורים ^20.

1. פתרון למילוי ועד הורים צביעה לcarpule זכוכית 1.8 מיליליטר נקי ומניחים carpule נטען לתוך מזרק.
2. הזרק פתרון לאט (5 דקות / carpule) לPDL החלל של שיניים סמוכות כדי למנוע נזק מבני לרקמות חניכיים המקיפות את השן הטוחנת של עניין.
   הערה: הצעדים הנ"ל צריכים bהדואר חוזר ונשנה עד כ -5 carpules מלא (9 מיליליטר) של תמיסה מוזרקים ואיפשר לזרום לתוך הרקמות הסובבות. יכולות גם להיות טבולים הדגימות הכינו לילה בפתרון שנותר עד ההורים (8 שעות).

5. הגדרות סריקת μ-XCT מומלצות

לבצע מ-XCT עם הגדרות הסריקה הבאות:

הגדלה אובייקטיבית	4X, 10X
	1,800 תמונות
מתח שפופרת רנטגן	75 kVp (50 kVp עבור דגימות עד הורים מוכתמים)
	8 W
זמן חשיפה	~ 8-25 שניות *
	~ 4 מיקרומטר (אובייקטיבי 4X), ~ 2 מיקרומטר (אובייקטיבי 10X) **

* זמן חשיפה יכול להשתנות על בסיס הגיאומטריה והצפיפות אופטית של הדגימה וvo שפופרת רנטגןltage.
** פיקסלים ברזולוציה בפועל תהיה מעט שונה המבוססת על התצורה של המקור, דגימה, וגלאי.

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

תוצאות

הערכה של "רתיעה" מכשיר טעינה, "pushback", נוקשות, ולהיסחף מערכת תחת עומס קבוע

תגובה: בין מנות העמסה ופריקה של מחזור, קיימת הפסקה של 3 שניות שבמהלך הילוכים הפוך בתוך המנוע לפני הפריקה אמיתית מתחילה, כלומר

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Discussion

השלב הראשון בהקמת פרוטוקול זה מעורב הערכת הנוקשות של מסגרת הטעינה באמצעות גוף נוקשה. בהתבסס על התוצאות, הנוקשות היו גבוהות באופן משמעותי המאפשרות שימוש במכשיר הטעינה לבדיקה נוספת של דגימות עם ערכי קשיחות נמוכים באופן משמעותי. הצעד השני הדגיש את היכולת של המכשיר להב?...

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Materials

Name	Company	Catalog Number	Comments
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	Parkell Inc.
Phosphotungstic Acid	Sigma Aldrich	HT152