4 Ergebnisse
4.3 Untersuchungen der Implantate und Implantatbereiche
4.4.1 µ-Computertomographie
4.4.1.1 Bewertung der Schnittebenen anhand eines Scores
Bei der Betrachtung des Parameters Gesamteindruck zeigten die Leertibiae und die Leerbohrung in jedem Schnitt eine ruhige Knochenstruktur (Score 0).
Die MgF-Dreimonatsgruppe wies in 7 von 45 Schnitten ein ruhiges (Score 0) und in 38 Schnitten ein unruhiges (Score 1) Gesamtbild (Abb. 51 a/b) der Knochenstruktur auf (MW=0,84, SD±0,37) (Tab. 15). Der Gesamteindruck des Knochens von vier Schnittbildern (MgF16, MgF18-20) wurde durchgehend als unruhig bezeichnet (MW=1,0, SD±0). Ein Implantat-Knochenverbund wies in sieben von neun Schnittbildern eine ruhige Knochenstruktur auf (Tabelle IX im Anhang).
Als Besonderheit konnte auf den Schnittbildern S7-S9 der Tibia MgF18 und den Schnittbildern S6-S7 der Tibia MgF20 eine Reduktion der Kompakta im endostalen Bereich festgestellt werden.
Abb. 51: µ-computertomographische Aufnahmen von zwei Kaninchentibiae (zweidimensionale Querschnitte) mit intramedullären MgF-Implantaten der MgF-Dreimonatsgruppe;
a: MgF16_S8, b: MgF20_S4: Die Knochenstruktur auf beiden Schnittbildern ist unruhig (Gesamteindruck Score 1);
a: das Implantat zeigt nur geringe Degradationserscheinungen;
b: endostale und periostale Knochenneubildungen (beide Score 1) sind erkennbar; Die Implantatdegradation ist weit fortgeschritten.
Die Balken entsprechen1 mm.
Nach sechsmonatiger Implantationszeit der MgF-Implantate zeigten 26 von 45 Schnitten eine ruhige Knochenstruktur (Abb. 52a), 19 eine unruhige Knochenstruktur (MW=0,42, SD±0,5)(Tab. 15). MgF13 besaß das ruhigste Gesamtbild der Gruppe und erhielt in den untersuchten neun Schnittebenen den Score 0 (Abb. 52b). Alle Ebenen einer weiteren Tibia (MgF14) wurden als unruhig (Score 1) bewertet. Die übrigen drei Tibiae erhielten in drei (MgF11, 12) bzw. in vier (MgF15) von neun Schnitten den Score 1 und wurden damit überwiegend als ruhig beurteilt (Tabelle X im Anhang).
Auf vier Schnittbildern (S5-8) der Tibia MgF14 wurde eine Reduktion der Kompakta im endostalen Bereich beobachtet.
Abb. 52: µ-computertomographische Aufnahmen von zwei Kaninchentibiae (zweidimensionale Querschnitte) mit intramedullären MgF-Implantaten der MgF-Sechsmonatsgruppe;
a: MgF15_S4, b: MgF13_S9: Die Knochenstruktur auf beiden Schnittbildern ist ruhig (Gesamteindruck Score 0);
b: vom Endost ausgehende Knochentrabekel (Knochenneubildung endostal Score 1) reichen bis an die Implantatoberfläche (Knochenanwachsverhalten Score 1).
Die Balken entsprechen 1 mm.
Die MgCa-Neunmonatsgruppe zeigte insgesamt etwas mehr Schnittbilder mit einer unruhigen Knochenstruktur. Hier wurden 44 % der Schnitte mit dem Score 0 (Abb. 53) und 56 % mit dem Score 1 bewertet (Tab. 16) (MW=0,56, SD±0,5).
Die Tibiae zeigten eine unterschiedliche Verteilung der Scores und wurden in drei (MgCa24), vier (MgCa23), fünf (MgCa25), sechs (MgCa22) bzw. sieben (MgCa21) von neun Schnittebenen mit dem Score 1 beurteilt (Tabelle XI im Anhang).
Auf den Schnittbildern S5-S9 der Tibia MgCa21 und den Schnittbildern S3-S6 der Tibia MgCa23 war eine Reduktion der Kompakta feststellbar.
Abb. 53: µ-computertomographische Aufnahmen von zwei Kaninchentibiae (zweidimensionale Querschnitte) mit intramedullären MgCa0,8-Implantaten der MgCa-Neunmonatsgruppe;
a: MgCa25_S8, b: MgCa22_S8: Die Knochenstruktur auf beiden Schnittbildern ist ruhig (Gesamteindruck Score 0) und in den Randbereichen der Implantate sind Röntgendichteverluste erkennbar;
b: es ist eine endostale Knochenneubildung zu erkennen (Score 1) und Knochentrabekel reichen bis an die Implantatoberfläche(Score 1).
Die Balken entsprechen 1 mm.
Die Zwölfmonatsgruppe von MgCa0,8 zeigte eine überwiegend ruhige Knochenstruktur (Score 0=84 %, MW=0,16, SD±0,37). MgCa12 und MgCa13 wurden durchgehend mit dem Score 0 bewertet. MgCa14 und MgCa15 erhielten in je acht von neun Slices den Score 0 (Abb. 54a-d). MgCa11 zeigte innerhalb der Gruppe die meisten Schnittbilder mit einer unruhigen Knochenstruktur (MW=0,56, SD±0,53) (Tabelle XII im Anhang).
Abb. 54: µ-computertomographische Aufnahmen von vier Kaninchentibiae (zweidimensionale Querschnitte) mit intramedullären MgCa0,8-Implantaten der MgCa-Zwölfmonatsgruppe;
a: MgCa14_S9: Knochentrabekel gehen vom Endost aus (Knochenneubildung endostal Score 1) und umschließen die gesamte Implantatoberfläche ringförmig (Knochenanwachsverhalten Score 3);
b: MgCa12_S2: Knochentrabekel ziehen vom Endost (Score 1) von zwei Seiten an die Implantatoberfläche (Score 1);
c: MgCa12_S5: deutliche Implantatdegradation; vom Endost ausgehende Knochentrabekel (Score 1); ein starker Knochentrabekel ist vom Endost abgetrennt;
d: MgCa14_S2: Lochbildung im Zentrum des Implantates, vom Endost ausgehender Knochentrabekel liegt der Implantatoberfläche auf (Score 1).
Die Balken entsprechen 1 mm.
Die LAE-Neunmonatsgruppe zeigte in 35 von 36 Schnittbildern eine unruhige Knochenstruktur (Score 1)(Abb. 55)(MW=0,97, SD±0,17). Nur LAE31 erhielt in einer von neun Schnittebenen den Score 0 (MW=0,98, SD±0,17) (Tabelle XIII im Anhang).
Auf den Schnittbildern S4-S7 und S9 der Tibia LAE32 war eine Reduktion der Kompakta im endostalen Bereich erkennbar.
Abb. 55: µ-computertomographische Aufnahmen von zwei Kaninchentibiae (zweidimensionale Querschnitte) mit intramedullären LAE442-Implantaten der LAE-Neunmonatsgruppe;
a: LAE31_S8, b: LAE32_S8: Die Knochenstruktur auf beiden Schnittbildern ist unruhig (Gesamteindruck Score 1); die Implantate innerhalb beider Markhöhlen sind größtenteils aufgelöst; beide Schnittbilder zeigen deutliche periostale Zubildungen (Knochenneubildung periostal Score 1);
b: LAE32_S8 zeigt, im Gegensatz zu (a) deutliche endostale Knochenneubildung (Score 1).
Die Balken entsprechen 1 mm.
Die Gruppe mit dem in Bezug auf die Knochenstruktur ruhigsten Gesamteindruck war die LAE-Zwölfmonatsgruppe (Abb. 56)(MW=0, SD±0). Alle ausgewerteten Schnittebenen erhielten den Score 0
Abb. 56: µ-computertomographische Aufnahmen von zwei Kaninchentibiae (zweidimensionale Querschnitte) mit intramedullären LAE442-Implantaten der LAE-Zwölfmonatsgruppe; die Knochenstruktur auf beiden Schnittbildern ist ruhig (Gesamteindruck Score 0); die Implantate zeigen eine deutliche Abnahme der Röntgendichte in der Implantatperipherie;
a: LAE14_S4: endostaler Knochentrabekel (Knochenneubildung endostal Score 1) zieht an die Implantatoberfläche (Knochenanwachsverhalten Score 1);
b: LAE12_S7: endostale Knochentrabekel ragen in die Markhöhle hinein.
Die Balken entsprechen 1 mm.
Beim Parameter Knochenanwachsverhalten an das Implantat konnte bei der MgF-Dreimonatsgruppe in neun von 45 der Schnittbilder ein Anwachsen von Knochen an das Implantat beobachtet werden (MW=0,27, SD±0,58) (Tab. 15), welches in sechs Slices in Form von Trabekeln (Score 1) und in drei Slices in Form von Knochenspangen (Score 2) auftrat (Tabelle IX im Anhang). Bei MgF16 und MgF17 wurden alle Schnitte mit dem Score 0 beurteilt. MgF18 und MgF19 zeigten jeweils in zwei Slices Knochentrabekel, die mit der Implantatoberfläche Kontakt hatten (MW=0,22, ±0,44) (Score 1). Bei der Tibia MgF20 war ein stärkeres Knochenanwachsverhalten festzustellen. Dies zeigte sich in zwei Slices trabekelförmig und in drei nebeneinander liegenden Schnitten im Endbereich des Implantates in Form von Knochenspangen (MW=0,89, SD ±0,93) (Tabelle IX im Anhang).
Nach sechsmonatiger Implantationszeit der MgF-Gruppen zeigten 69 % der Schnittbilder kein Anwachsen von Knochen an das Implantat (Score 0), 31 % wiesen
Knochentrabekel an der Implantatoberfläche auf (Score 1) (Tab. 16). Das Anwachsverhalten innerhalb der Gruppe war, wie in der Dreimonatsgruppe, unterschiedlich. MgF12 und MgF15 erhielten durchgehend, MgF11 in acht von neun Schnitten den Score 0 (MW=0,11, SD±0,93)(Abb. 52a). MgF13 (Abb. 52 b) und MgF14 wurden dagegen in fünf bzw. acht von neun Slices mit dem Score 1 bewertet.
Auf keinem Schnitt waren Knochenspangen oder –ringe zu sehen (Tabelle X im Anhang).
Bei der MgCa-Neunmonatsgruppe war in 39 von 45 Slices kein Anwachsen von Knochen an die Implantatoberfläche zu beobachten (Score 0) (MW=0,13, SD±0,34).
MgCa23 und MgCa24 erhielten durchgehend und MgCa21 und MgCa25 in acht von neun Slices (MW=0,11, SD±0,33) den Score 0. Eine Ausnahme war MgCa22, bei welcher in vier von neun Schnittbildern ein trabekelförmiges Anwachsen (Score 1) erkennbar war (MW=0,44, SD±0,53) (Abb. 53). Kein Slice zeigte Knochenspangen oder –ringe (Tabelle XI im Anhang).
Die Zwölfmonatsgruppe mit den MgCa0,8-Implantaten zeigte in 27 von 45 Schnitten Implantat-Knochen-Kontakt (MW=0,91, SD±0,95) (Tabelle XII im Anhang). Das Anwachsverhalten war auch hier sehr unterschiedlich ausgeprägt und fand in 17 von 45 Slices trabekelförmig (Score 1), in 6 von 45 Slices spangenförmig (Score 2) und in 4 von 45 Slices ringförmig (Abb. 54a) (Score 3) statt. Ausschließliches Anwachsen an das Implantat in Trabekelform (Score 1) zeigte MgCa12 (Abb. 54b) in fünf von neun Schnitten (MW=0,56, SD±0,53). MgCa15 wies in vier Slices Trabekel (Score 1), sowie auf einem von neun Schnitten eine Knochenspange (Score 2) auf (MW=0,67, SD±0,71). Bei der Tibia von MgCa11 konnten in zwei benachbarten Slices Spangen (Score 2) um die Implantatoberfläche beobachtet werden (MW=0,44, SD±0,88).
MgCa13 zeigte in acht von neun Schnittbildern ein Anwachsen von Knochen an das Implantat, welches sechsmal trabekelförmig (Score 1) und zweimal in Form von Knochenringen um die gesamte Oberfläche (Score 3) stattfand (MW=1,33, SD±1,00).
Bei MgCa14 konnten zweimal Knochentrabekel (Score 1) (Abb. 54c), dreimal Knochenspangen (Score 2), sowie zweimal Ringe (Abb. 54a) um die
Implantatoberfläche (Score 3) nachgewiesen werden (MW=1,56, SD±1,13) (Tabelle XII im Anhang).
Die Neunmonatsgruppe der Legierung LAE442 konnte bezüglich des Parameters Knochenanwachsverhalten an das Implantat nur in vier von 36 Schnittbildern ausgewertet werden, da die Implantate sehr stark degradiert waren. Die Markhöhlen der anderen 32 Schnitte waren wolkenartig mit Implantatbruchstücken gefüllt, so dass keine Beurteilung des Parameters möglich war (Abb. 55a/b). Lediglich in vier Slices von LAE32 war ein größeres zusammenhängendes Implantatstück vorhanden, welches eine Bewertung möglich machte. Zwei der Slices erhielten den Score 0 und in zwei Slices waren Trabekel vorhanden (Score 1), die die Implantatoberfläche berührten (Tabelle XIII im Anhang).
Die LAE-Zwölfmonatsgruppe zeigte in 19 von 36 Schnitten trabekuläres Anwachsen von Knochen an das Implantat (Score 1) (MW=0,57, SD±0,49). LAE12, LAE13 und LAE16 erhielten in vier und LAE14 in sieben (Abb. 56a) von neun Slices den Score 1 (Tabelle XIV im Anhang).
Beide LAE-Gruppen zeigten spangenförmiges (Score 2) bzw. ringförmiges (Score 3) Anwachsen von Knochen an die Implantate.
Bei Betrachtung des Parameters Knochenneubildung_endostal wurde in keinem Schnittbild der Leertibiae und der Leerbohrung eine endostale Knochenneubildung festgestellt (Score 0).
Die MgF-Dreimonatsgruppe zeigte in 32 von 45 Slices neu gebildeten endostalen Knochen (Score 1). In 13 von 45 Slices war keine endostale Knochenneubildung (Score 0) nachzuweisen (MW=0,71, SD±0,46) (Tab. 15). Zwei Tibiae (MgF18 und MgF20) erhielten in jedem Schnittbild den Score 1 (Abb. 51b). MgF17, MgF16 und MgF19 wiesen in drei, vier bzw. sieben von neun Slices vom Endost ausgehende Knochenneubildung auf (Tabelle IX im Anhang).
Nach sechsmonatiger Implantationsdauer der Gruppe MgF konnte auf 24 von 45 Schnittbildern endostale Knochenneubildung beobachtet werden (Score 1) (MW=0,53, SD±0,5). MgF14 zeigte in allen Schnitten eine endostale Knochenneubildung (MW=1,00, SD±0). MgF11 erhielt in zwei von neun, MgF12 und
MgF15 in drei von neun und MgF13 in sieben von neun Schnittebenen den Score 1 (Abb. 52b) (Tabelle X im Anhang).
Die Neunmonatsgruppe der MgCa0,8-Implantate zeigte in 26 von 45 Slices endostale Knochenneubildung (MW=0,58, SD±0,49) (Tab. 15), die bei zwei Tibiae in zwei (MgCa25) bzw. drei (MgCa24) von neun Schnittebenen auftrat. Bei den übrigen drei Tibiae war sie in sechs (MgCa21), sieben (MgCa23) bzw. acht (MgCa22) (Abb. 53 b) von neun Slices nachweisbar (Tabelle XI im Anhang).
Die endostale Knochenneubildung der MgCa0,8-Implantate war nach zwölfmonatiger Implantationsdauer deutlicher ausgeprägt. An 67 % der Schnitte (30 von 45) wurde der Score 1 vergeben (MW=0,67, SD±0,48) (Tab. 16). Das Auftreten der endostalen Knochenneubildung war jedoch innerhalb der Gruppe unterschiedlich. MgCa11 erhielt durchgehend den Score 0. MgCa15 wurde in vier von neun Slices mit dem Score 1 bewertet (MW=0,44, SD±0,53). Bei den übrigen drei Tibiae zeigten acht von neun Slices (MgCa14) (Abb. 54a/d) bzw. alle Slices (MgCa12 (Abb. 54b/c) und MgCa13) endostale Knochenneubildung (Tabelle XII im Anhang).
Die LAE-Neunmonatsgruppe zeigte in 31 der 36 Schnittbilder endostale Knochenneubildung (Score 1)(Abb. 51b) (MW=0,86, SD±0,35). Drei Tibiae erhielten in jedem Schnitt den Score 1. Eine Tibia zeigte in fünf von neun Schnitten keine endostale Knochenneubildung (Score 0) (Tabelle XIII im Anhang).
Die Schnitte der Tibiae der LAE-Zwölfmonatsgruppe wurden in 94 % (34 von 36) Schnitten mit dem Score 1 bewertet (MW=0,92, SD±0,26) (Tab. 16). Dabei erhielten LAE12 (Abb. 56a), LAE13 und LAE14 (Abb. 56b) durchgehend den Score 1 und LAE16 zeigte auf sieben von neun Schnitten eine endostale Knochenneubildung (MW=0,78, SD±0,44) (Tabelle XIV im Anhang).
Der letzte Parameter des semiquantitativen µ-CT-Scorings war die Knochenneubildung_periostal, die mehr als 1 mm starke Zubildungen berücksichtigte. Die Slices der Leertibiae und Leerbohrung zeigten keine periostalen Knochenzubildungen (Score 0).
Die MgF-Dreimonatsgruppe wies in 9 von 45 Schnittbildern eine periostale Knochenneubildung (Score 1) auf (MW=0,20, SD±0,40), die sich auf zwei Tibiae (MgF18, MgF20) beschränkte. Bei MgF18 zeigten sich periostale Zubildungen in drei von neun nebeneinander liegenden Slices (MW=0,33, SD±0,47) und bei Tibia MgF20 in sechs benachbarten Slices (MW=0,67, SD±0,47) (Abb. 51b) (Tabelle IX im Anhang).
Nach sechsmonatiger Implantationsdauer wurde bei einer Tibia (MgF15) auf vier von neun Schnittbildern der Score 1 vergeben (MW=0,44, SD±0,50) (Tab. 15). Alle übrigen Slices zeigten keine deutlichen Knochenzubildungen (Tabelle X im Anhang).
Die Tibiae der Legierung MgCa0,8 zeigten sowohl nach neun als auch nach 12 Monaten Implantationsdauer keine periostalen Zubildungen (Score 0) (Tabelle XI und Tabelle XII im Anhang).
64 % (23 von 36) der Schnittebenen der LAE-Neunmonatsgruppe zeigten deutliche periostale Knochenzubildungen (Score 1) (MW=0,64, SD±0,49) (Tab. 16). Die Ausprägung innerhalb der Gruppe war jedoch sehr unterschiedlich. LAE33 wies keinerlei periostale Knochenneubildung auf (Score 0), LAE34 dagegen erhielt in jedem Schnitt den Score 1. LAE31 (Abb. 55a) wies in acht von neun (MW=0,89, SD±0,31), LAE32 in sechs von neun benachbarten Slices (MW=0,67, SD±0,47) (Abb. 55b) periostale Knochenzubildungen auf (Tabelle XIII im Anhang).
In der LAE-Zwölfmonatsgruppe waren in allen bewerteten Slices keine periostalen Knochenneubildungen zu sehen (Score 0).
Insgesamt zeigte die Dreimonatsgruppe im Vergleich zur MgF-Sechsmonatsgruppe häufiger einen unruhigen Gesamteindruck der Knochenstruktur und ebenso auf mehr Schnittbildern endostale und periostale Knochenneubildung (MgF3>MgF6). Bei der MgF-Sechsmonatsgruppe konnte häufiger ein Anwachsen von Knochen an die Implantatoberfläche beobachtet werden. Es fiel bei der MgF-Dreimonatsgruppe jedoch in wenigen Schnitten stärker ausgeprägt aus.
Im Vergleich der Langzeitgruppen zeigte die LAE-Neunmonatsgruppe die stärksten Abweichungen der Knochenstruktur und die LAE-Zwölfmonatsgruppe die geringsten (LAE9>MgCa9>MgCa12>LAE12). Während das Knochenanwachsverhalten an die Implantatoberfläche bei der MgCa-Neunmonatsgruppe noch relativ gering ausgeprägt war, zeigte es sich sowohl bezüglich Häufigkeit als auch Ausprägungsgrad bei der LAE-Zwölfmonatsgruppe deutlich verstärkt (MgCa12>>LAE12>MgCa9). Während die endostale Knochenneubildung in vielen Schnitten aller Gruppen und gehäuft bei der Legierung LAE442 auftrat (LAE12>LAE9>MgCa12>MgCa9), konnten deutliche periostale Zubildung nur bei der LAE-Neunmonatsgruppe beobachtet werden.
Tab. 15: Score-Mittelwerte und Standardabweichungen aller Gruppen des µ-CT-Scorings.
n.a = nicht auswertbar
Tab. 16: Prozentuale Verteilung der Scorewerte der µ-computertomographischen Auswertung der einzelnen Slices pro Gruppe.
Beurteilungskriterium Score MgF_3 Mo MgF_6 Mo MgCa_9 Mo MgCa_12 Mo LAE_9 Mo LAE_12 Mo Slices [%] Slices [%] Slices [%] Slices [%] Slices [%] Slices [%]
Gesamt- 0 16 58 44 84 3 100
eindruck 1 84 42 56 16 97 0
0 80 69 87 40 nicht auswertbar 47
Knochenanwachs- 1 13 31 13 38 nicht auswertbar 53
verhalten 2 7 0 0 13 nicht auswertbar 0
3 0 0 0 9 nicht auswertbar 0
Knochenneubildung 0 29 49 42 33 14 11
endostal 1 71 51 58 67 86 89
Knochenneubildung 0 80 91 100 100 36 100
periostal 1 20 9 0 0 63 0
LAE_9 Monate 0,97 0,17 n.a. 0, 86 0,35 0,64 0,49
LAE_12 Monate 0,00 0,00 0 ,57 0,49 0, 92 0,26 0,00 0,00
periostal