Name: in situ compressive loading and correlative noninvasive imaging of the bone-periodontal ligament-tooth fibrous joint
Uploaded: 2014-03-07T13:45:00
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저자는 자금 지원 NIH / NIDCR R00DE018212 (SPH), NIH/NIDCR-R01DE022032 (SPH), NIH / NIDCR T32 DE07306 (AJ, JDL), NIH / NCRR S10RR026645 (SPH) 및 예방과 원기를 회복시키는 치과 과학의 부서를 인정하고 구강 안면 과학, UCSF. 또한, 저자는 Xradia 친목 대학원 (AJ), Xradia 주식, 플레 즌튼, 캘리포니아를 인정합니다. 저자는 데이터의 사후 처리와 그녀의 도움 박사 캐서린 Grandfield, UCSF 감사, 박사 부부를. 스티븐 와이너와 길리 Naveh, 과학, 레호 보트 이스라엘의 Weizmann 연구소;의 현장 로딩 장치에 특정 그들의 통찰력있는 논의 박사 론 샤 하르, 예루살렘의 히브리 대학, 이스라엘. 저자는 또한 마이크로 XCT의 사용과에서 현장 로딩 장치 UCSF에서 생체 재료 및 생체 공학 MicroCT 이미징 시설을 감사드립니다.

축사와 안락사 :이 데모에 사용 된 모든 동물이 기관 동물 케어 및 사용위원회 (IACUC)와 국립 보건 연구소 (NIH)의 지침에 따라 무균 조건 하에서 보관 하였다. 표준 하드 펠렛 쥐 차우와 물 광고 리브 동물을 제공합니다. IACUC 승인 한 UCSF의 표준 프로토콜에 따라 이산화탄소 질식, 양자 개흉술의 2 단계 방법을 통해 동물을 안락사. 조직의 저하를 방지하기 위해 동물의 희?...

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	<li>Popowics, T. E., Rensberger, J. M., Herring, S. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Enamel+microstructure+and+microstrain+in+the+fracture+of+human+and+pig+molar+cusps.">Enamel microstructure and microstrain in the fracture of human and pig molar cusps.</a> Arch. Oral Biol. 49, 595-605 (2004).</li><li>Jantarat, J., Palamara, J. E., Messer, H. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=An+investigation+of+cuspal+deformation+and+delayed+recovery+after+occlusal+loading.">An investigation of cuspal deformation and delayed recovery after occlusal loading.</a> J. Dent. 29, 363-370 (2001).</li><li>Jantarat, J., Panitvisai, P., Palamara, J. E., Messer, H. 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Oral Biol. 45, 543-550 (2000).</li><li>Asundi, A., Kishen, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Advanced+digital+photoelastic+investigations+on+the+tooth-bone+interface.">Advanced digital photoelastic investigations on the tooth-bone interface.</a> J. Biomed. Opt. 6, 224-230 (2001).</li><li>Wang, R. Z., Weiner, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Strain-structure+relations+in+human+teeth+using+Moire+fringes.">Strain-structure relations in human teeth using Moire fringes.</a> J. Biomech. 31, 135-141 (1998).</li><li>Wood, J. D., Wang, R., Weiner, S., Pashley, D. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Mapping+of+tooth+deformation+caused+by+moisture+change+using+moire+interferometry.">Mapping of tooth deformation caused by moisture change using moire interferometry.</a> Dent. Mater. 19, 159-166 (2003).</li><li>Dong-Xu, L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Modulus+of+elasticity+of+human+periodontal+ligament+by+optical+measurement+and+numerical+simulation.">Modulus of elasticity of human periodontal ligament by optical measurement and numerical simulation.</a> Angle Orthod. 81, 229-236 (2011).</li><li>Li, J., Li, H., Fok, A. S., Watts, D. 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D., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Biomechanics+of+a+bone-periodontal+ligament-tooth+fibrous+joint.">Biomechanics of a bone-periodontal ligament-tooth fibrous joint.</a> J. Biomech. , (2012).</li><li>Qian, L., Todo, M., Morita, Y., Matsushita, Y., Koyano, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Deformation+analysis+of+the+periodontium+considering+the+viscoelasticity+of+the+periodontal.">Deformation analysis of the periodontium considering the viscoelasticity of the periodontal.</a> 25, 1285-1292 (2009).</li><li>Huelke, D. F., Castelli, W. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+blood+supply+of+the+rat+mandible.">The blood supply of the rat mandible.</a> Anat. Rec. 153, 335-341 (1965).</li><li>Chiba, M., Komatsu, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Mechanical+responses+of+the+periodontal+ligament+in+the+transverse+section+of+the+rat+mandibular+incisor+at+various+velocities+of+loading+in+vitro.">Mechanical responses of the periodontal ligament in the transverse section of the rat mandibular incisor at various velocities of loading in vitro.</a> J. Biomech. 26, 561-570 (1993).</li><li>Natali, A. N., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+visco-hyperelastic-damage+constitutive+model+for+the+analysis+of+the+biomechanical+response+of+the+periodontal+ligament.">A visco-hyperelastic-damage constitutive model for the analysis of the biomechanical response of the periodontal ligament.</a> J. Biomech. Eng. 130, (2008).</li><li>Naveh, G. R., Shahar, R., Brumfeld, V., Weiner, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Tooth+movements+are+guided+by+specific+contact+areas+between+the+tooth+root+and+the+jaw+bone:+A+dynamic+3D+microCT+study+of+the+rat+molar.">Tooth movements are guided by specific contact areas between the tooth root and the jaw bone: A dynamic 3D microCT study of the rat molar.</a> J. Struct. Biol. 177, 477-483 (2012).</li><li>Lin, J. D., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Biomechanics+of+a+bone-periodontal+ligament-tooth+fibrous+joint.">Biomechanics of a bone-periodontal ligament-tooth fibrous joint.</a> J. Biomech. 46, 443-449 (2013).</li><li>Metscher, B. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=MicroCT+for+comparative+morphology:+simple+staining+methods+allow+high-contrast+3D+imaging+of+diverse+non-mineralized+animal+tissues.">MicroCT for comparative morphology: simple staining methods allow high-contrast 3D imaging of diverse non-mineralized animal tissues.</a> BMC Physiol. 9, 11 (2009).</li><li>Carrillo, F., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Nanoindentation+of+polydimethylsiloxane+elastomers:+Effect+of+crosslinking,+work+of+adhesion,+and+fluid+environment+on+elastic+modulus+(vol+20,+pg+2820).">Nanoindentation of polydimethylsiloxane elastomers: Effect of crosslinking, work of adhesion, and fluid environment on elastic modulus (vol 20, pg 2820).</a> J. Mater. Res. 21, 535-537 (2006).</li><li>Hiiemae, K. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Masticatory+function+in+the+mammals.">Masticatory function in the mammals.</a> J. Dent. Res. 46, 883-893 (1967).</li><li>Hunt, H. R., Rosen, S., Hoppert, C. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Morphology+of+molar+teeth+and+occlusion+in+young+rats.">Morphology of molar teeth and occlusion in young rats.</a> J. Dent. Res. 49, 508-514 (1970).</li><li>Komatsu, K., Sanctuary, C., Shibata, T., Shimada, A., Botsis, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Stress-relaxation+and+microscopic+dynamics+of+rabbit+periodontal+ligament.">Stress-relaxation and microscopic dynamics of rabbit periodontal ligament.</a> J. Biomech. 40, 634-644 (2007).</li><li>Lin, J. D., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Biomechanics+of+a+bone-periodontal+ligament-tooth+fibrous+joint.">Biomechanics of a bone-periodontal ligament-tooth fibrous joint.</a> J. Biomech. 46, 443-449 (2013).</li><li>Quintarelli, G., Zito, R., Cifonelli, J. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=On+phosphotungstic+acid+staining.">On phosphotungstic acid staining.</a> I. J. Histochem. Cytochem. 19, 641-647 (1971).</li><li>Quintarelli, G., Cifonelli, J. A., Zito, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=On+phosphotungstic+acid+staining.">On phosphotungstic acid staining.</a> II. J. Histochem. Cytochem. 19, 648-653 (1971).</li><li>Quintarelli, G., Bellocci, M., Geremia, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=On+phosphotungstic+acid+staining.+IV.+Selectivity+of+the+staining+reaction.">On phosphotungstic acid staining. IV. Selectivity of the staining reaction.</a> J. Histochem. Cytochem. 21, 155-160 (1973).</li><li>Crabtree, W. N., Murphy, W. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+value+of+ethanol+as+a+fixative+in+urinary+cytology.">The value of ethanol as a fixative in urinary cytology.</a> Acta Cytol. 24, 452-455 (1980).</li></ol>

이 프로토콜을 수립하는 첫번째 단계는 강체를 사용하여로드 프레임의 강성을 평가 참여. 결과에 따라, 강성이 상당히 낮은 강성 값과 시험편의 추가 테스트를위한 장착 장치의 사용을 가능하게 높았다. 두 번째 단계는 강체 다른 가교 밀도 PDMS 재료 및 섬유상 조인트를 사용하여 생성 된 하역 곡선의 두 단계를 이용하여 서로 다른 강성 값을 구별하는 기기의 능력을 강조했다. 백래쉬 단계 동안?...

여러 가지 실험 방법은 diarthrodial 및 섬유 관절의 생체 역학 조사를 계속 사용. 치아 기관의 역학에 대한 구체적인 방법은 스트레인 게이지 1-3, 광탄성 방법 4, 5, 모아레 간섭 6, 7, 전자 스페 클 간섭 8, 디지털 이미지의 상관 관계 (DIC) 9-14의 사용을 포함한다. 이 연구에서 혁신적인 접근 방식은 섬유 관절의 내부 구조를 노출하는 X-선을 사용하여 (부드러운 영역으로 구성된 광물 조직과 자신의 인터페이스를하고 인대 등의 조직을 인터페이스) 생체 내 조건에 해당하는 부하에서 비 침습적 영상이 포함되어 있습니다. 마이크로 X-선 현미경에 결합 시츄 장착 장치가 사용될 것이다. 로드 시간과 하중 - 변위 곡선은 갓 수확 쥐 헤미 - 하악 내 관심의 몰로드로 수집됩니다. M1) 무부하 때로드 때 2)과 동심으로 편심로드 : 본 연구에서 제시된 방법의 아인 목표로 조건을 비교하여 치아 뼈의 3 차원 형태의 효과를 강조하고있다. 잘라 시험편에 대한 필요성을 제거하고, 습식 조건 하에서 전체 그대로 기관에 실험을 수행하여 3D 응력 상태의 최대 보존을 허용한다. 이것은 다양한로드 시나리오에서 복잡한 동적 프로세스를 이해하는 연구의 새로운 영역을 엽니 다. 본 연구에서는, 스프 라그 돌리 쥐의 손상되지 않은 섬유 관절 내에서 테스트 PDL의 생체 역학에 대한 방법은 최적의 생체 공학 모델 시스템으로 간주 관절 상세히 설명한다. 실험들은 기관 수준의 생체 역학 관련으로 관절의 세 가지 중요한 기능을 강조하기 위해 수화 된 상태에서 저작 부하의 시뮬레이션이 포함됩니다. 3 점 포함됩니다 변위 대 1) 반동을 :치아 치조 소켓 내에서 변위 및 하중에의 반동 반응, 2) 3 차원 (3D) 공간 구성 및 morphometrics : 폐포 소켓과 치아의 기하학적 관계와 수의 변동으로 인해 판독 1, 2, 3) 변경 동심의 편심 하중, 즉로드 축. 제안 된 기술의 세 가지 기본 판독 인해 기능적 요구의 변화 및 ​​/ 또는 질병의 하나 척추 관절의 적응 특성을 조사하기 위해 적용될 수있다. 상기 판독 값의 변화, 다른 로딩 속도에서 구체적으로 변위 반동 부하 사이의 상관 관계, 그리고 반동로드 시간과 하중 - 변위 곡선의 결과는 공동 역학의 전반적인 변화를 강조하기 위해 적용 할 수 있습니다. 제안 된 프로토콜의 효능은 3D morphometrics과 관절의 전반적인 생체 역학에 기계적 시험 판독 결합에 의해 평가됩니다.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" width="652">
	<tbody>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:169px;">Bard Parker Blade</td>
			<td style="width:101px;">BD</td>
			<td style="width:123px;">MEDC-001054</td>
			<td style="width:259px;"></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:169px;">AFM metal disk</td>
			<td style="width:101px;">Ted Pella</td>
			<td style="width:123px;">16218</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:169px;">Polymethyl methacrylate&#160;</td>
			<td style="width:101px;">GC America</td>
			<td style="width:123px;">N/A</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:169px;">Uni-Etch</td>
			<td style="width:101px;">Bisco</td>
			<td style="width:123px;">E5502EBM</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:169px;">Optibond Solo Plus</td>
			<td style="width:101px;">Kerr Corp</td>
			<td style="width:123px;">N/A</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:169px;">Filtek Flow</td>
			<td style="width:101px;">3M</td>
			<td style="width:123px;">N/A</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:169px;">Hurculite Ultra</td>
			<td style="width:101px;">Kerr</td>
			<td style="width:123px;">34346</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:169px;">Tris buffer</td>
			<td style="width:101px;">Mediatech Inc.</td>
			<td style="width:123px;">N/A</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:169px;">Articulating paper</td>
			<td style="width:101px;"></td>
			<td style="width:123px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:169px;">Phosphotungstic Acid</td>
			<td style="width:101px;">Sigma Aldrich</td>
			<td style="width:123px;">HT152</td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

in situ compressive loading and correlative noninvasive imaging of the bone-periodontal ligament-tooth fibrous joint

이 연구는 소설의 역학 시험 프로토콜을 보여줍니다. 이 프로토콜의 장점은 따라서 모의 생리적 하중 및 습식 조건 하에서 내부 구조 요소의 시각화를 가능하게 고해상 X-레이 현미경에 결합 시츄 장착 장치에서의 사용을 포함한다. 실험 표본은 그대로 뼈, 치주 인대 (PDL) - 치아 섬유 관절을 포함 할 것이다. 1) 변위 대 반동 : 치아 변위 폐포 소켓 사이 및 로딩, 2) 3 차원 (3D) 공간적 구성보기에 그 반동 응답 결과들은 장기 레벨 생체 역학에 적용 할 수있는 프로토콜의 세 가지 중요한 기능을 설명 할 것이다 및 morphometrics : 기하학적 인 폐포 소켓과 치아의 관계, 인한, 즉 편심 하중에 동심에서로드 축 변화에 판독 1, 2, 3)으로 변경됩니다. 제안 된 프로토콜의 효능 기계 테 커플 링에 의해 평가 될 것입니다3D morphometrics과 관절의 전반적인 생체 역학에 따끔 판독. 또한,이 기술은 특히 반동로드 전에 섬유상 관절 단층 촬영 취득에, 실험 조건을 평형화 필요성을 강조한다. 그것은 제안 된 프로토콜은 생체 조건에서 표본을 테스트로 제한하고, 부드러운 조직 기계적인 반응을 시각화하는 조영제의 사용은 조직과 기관 수준의 생체 역학에 대한 잘못된 결론으로 이어질 수 있음을 유의해야한다.

로딩 장치 &quot;반발&quot;일정한 부하가 &quot;푸시&quot;, 강성 및 시스템 드리프트 추정 백래쉬 : 사이클의 로딩 및 언 로딩 부분 사이에 진정한 하역 표본 멀리 가기 턱 (그림 3)에서 끌어 즉로, 개시하기 전에 모터에서 역 기어하는 동안 3 초 일시 정지가 존재한다. 이 기간은 시스템이 턱의 개구를 폐쇄로 전환하려고 할 때 시간 세그...

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In situ Compressive Loading and Correlative Noninvasive Imaging of the Bone-periodontal Ligament-tooth Fibrous Joint

본 연구에서는, 섬유 관절 생체 역학에 대한 마이크로 X-선 계산 tomography 결합 시츄 장착 장치에서의 사용이 논의 될 것이다. 관절 생체 역학의 전반적인 변화에 식별 실험 판독이 포함됩니다 : 1) 반동 변위 대 힘, 폐포 소켓 내에서, 즉 치아의 변위 및 하중에의 반동 반응을, 2) 3 차원 (3D) 공간 구성 및 morphometrics, 즉 기하학적 로딩이 축, 즉 동심 또는 편심 하중의 변화에 폐포 소켓 치아 및 판독 1, 2, 3) 변화의 관계.

현장 압축 하중과 뼈, 치주 인대 치아 섬유 공동의 상관적인 비 침습 이미징

This study demonstrates a novel biomechanics testing protocol. The advantage of this protocol includes the use of an in situ loading device coupled to a ...

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In situ Compressive Loading and Correlative Noninvasive Imaging of the Bone-periodontal Ligament-tooth Fibrous Joint

High-resolution Fiber-optic Microendoscopy for in situ Cellular Imaging

High-resolution Fiber-optic Microendoscopy for in situ Cellular Imaging

고해상도 광섬유 Microendoscopy에 대한 현장에서 세포 이미징

Many biological and clinical studies require the longitudinal study and analysis of morphology and function with cellular level resolution.  ...

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The study of macromolecular structure has become critical to the elucidation of molecular mechanisms and function. There are several limited, but ...

In vitro Synthesis of Native, Fibrous Long Spacing and Segmental Long Spacing Collagen

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