6. Anhang. 6.1 Abbildungen Kapitel Abb : Bohrung des Implantatbettes in der distalen Epiphyse des Kaninchenfemurs

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1 -33- Anhang 1 Abbildungen Kapitel 2 Abb 231: Bohrung des Implantatbettes in der distalen Epiphyse des Kaninchenfemurs Orientierung des Bohrers von ventral nach dorsal linker Bildrand: proximal, rechter Bildrand: distal Abb 232: Mengenbestimmung (100 mg) des Implantats 100 mg des Granulats wurden abgewogen und in abgebildete Kunststoffkapsel gefüllt anschließend wurde der Füllrand markiert und die Kapsel mit dem übrigen OP-Instrumentarium sterilisiert Abb 233: Verschluß des Implantatbettes aus dem ehemaligen Bohrkern gewonnener Verschluß des Implantatbettes aus Gelenkknorpel und subchondralem Knochen

2 Umschneidung des Implantatbettes, und Viertelung der distalen Implantathälfte Abbildungen Kapitel 2 proximal REM Abb 241: Zubereitung der Proben für die Elektronenmikroskopie Implantatbett REM oder Zuteilung der Proben für REM oder REM oder REM oder distal REM oder Knochendeckel Implantatbett Messzone Abb 251: Messzonen sagittaler Schnitt durch die distale Epiphyse des Kaninchenfemurs Unterteilung in einzelne Schichten von peripher (Schicht 1) nach zentral (Schicht 5) sowie Anliegerschichten A und B B A A B Abb 252: Messzonen distale Epiphyse koronarer Schnitt durch die distale Epiphyse des Kaninchenfemurs Darstellung der Schichten 1 bis 5 Implantatlager blau: Schicht 1 grün: Schicht 2 gelb: Schicht 3 orange:schicht 4 rot: Schicht 5 Durchmesser des IB: Breite einer Schicht: 4,00mm 0,44mm

3 -35-1 Abbildungen Kapitel 2 und 3 Knochendeckel A B Implantatlager Abb 253: Messzonen Unterteilung des Bohrloches zur Auszählung von mehrkernigen Riesenzellen (MNGC) ein Areal (zb A3) nimmt eine Fläche von 0,44x0,89mm² ein C D E F Abb 311: 45s5 7d - 289x interpartikulär Gewebsfragmente und Exsudat mit lockerem, fibrillärem Material Partikel () mit feinem schwarzen Saum (Silbernitrat) Partikel am rechten Bildrand zusätzlich mit Toluidinblau angefärbt Abb 312: 45s5-87x Knochenbildung (Kn) bevorzugt an Partikeloberfläche () Kn

4 -3- Abb 313: 45s5-347x neu gebildeter Knochen (Kn) zwischen Partikeln (), hohe Dichte der Osteozyten Kn Abb 314: 45s5-347x lamellärer Knochen (Kn) - im Vergleich zu Abb 313 niedrige Dichte der Osteozyten Kn Abb 315: 45s5-87x RZ distales Implantatbett mit Rundzellinfiltrat (RZ) Partikel () oberflächlich mit mehrkernigen Riesenzellen (siehe auch Abb 31)

5 -37- Abb 31: 45s5-347x Partikel () vollständig umhüllt von mehrkernigen Riesenzellen (MNGC) Spalt (Pfeile) mit Fortsatz einer MNGC MNGC Sp Ta Abb 317: 45s5-347x Partikel () mit Taschenbildung (Ta) und Spalten (Sp) ausgedehnter Knochenkontakt (Pfeile) Sp Abb 318: 55s - 87x Knochenbildung (Kn) bevorzugt ohne Kontakt zur Partikeloberfläche () Kn Kn

6 -38- Abb 319: 55s - 347x Auflösung des vermutlich primär intakten Interfaces Bioglass () - Knochen (Kn) im Spalt Zellkerne (Pfeile) Kn Abb 3110: 45s5-35x Kn HG PG ventral abgekapseltes (Pfeile) Partikelkonglomerat (PG) mit zahlreichen MNGC in der Peripherie vollständig von Knochen (Kn) umschlossene Partikel (), durch Knochentrabekel verbunden; Hämatopoetisches Gewebe (HG) Kn Abb 3111: 45s5-174x Kn vollständig von Knochen (Kn) umschlossene Partikel () - ehemalige Tasche (Ta) und Spalte (Sp) mit Knochen ausgefüllt Ta Sp

7 MATERIAL: 45s5 Abb 321: Knochenkontakt 45s5 - individuelle Schichten signifikanter Unterschied über die Schichten nach 28 d Mittelwert +- 1 SE Knochen /% Knochen Schicht 1 Knochen Schicht 2 Knochen Schicht 3 Knochen Schicht 4 Knochen Schicht 5 trendhafter Unterschied (p<0,0) über die Schichten nach 84 d N = d Liegezeit MATERIAL: 52s Abb 322: Knochenkontakt 52s - individuelle Schichten signifikanter Unterschied über die Schichten nach 28 d Mittelwert +- 1 SE Knochen /% Knochen Schicht 1 Knochen Schicht 2 Knochen Schicht 3 Knochen Schicht 4 Knochen Schicht 5 trendhafter Unterschied (p<0,07) über die Schichten nach 84 d N = d Liegezeit MATERIAL: 55s Abb 323: Knochenkontakt 55s - individuelle Schichten keine Unterschiede über die Schichten 70 0 Knochen Schicht 1 Mittelwert +- 1 SE Knochen /% Knochen Schicht 2 Knochen Schicht 3 Knochen Schicht 4 Knochen Schicht 5 N = d Liegezeit

8 Abb 324: Knochenkontakt - Peripherie Mittelwert +- 1 SE Knochen Schichten Implantatmaterial 45s5 52s 55s signifikant mehr Knochenkontakt nach 28 d im Vergleich zu 7 d bei allen Materialien 55s zeigt signifikant weniger Knochenkontakt nach 28 d als 45s5 und 52s N = 5 7d Liegezeit Abb 325: Knochenkontakt - Kernzone Mittelwert +- 1 SE Knochen Schicht 3, Implantatmaterial 45s5 52s 55s signifikant mehr Knochenkontakt nach 28 d im Vergleich zu 7 d bei allen Materialien N = d Liegezeit Abb 32: Osteoidkontakt - Gesamt Mittelwert +- 1 SE Osteoid Gesamt /% Implantatmaterial 45s5 52s 55s signifikante Zunahme des Osteoidkontaktes für alle Materialien nach 28 d im Vergleich zu 7 d und N = d Liegezeit

9 -41- MATERIAL: 45s Abb 327: Osteoidkontakt 45s5 - Individuelle Schichten keine signifikanten Unterschiede über die Schichten 0 Osteoid Schicht 1 Mittelwert +- 1 SE Osteoid /% Osteoid Schicht 2 Osteoid Schicht 3 Osteoid Schicht 4 Osteoid Schicht 5 N = d Liegezeit 70 Abb 328: Längster Durchmesser über Zeit Mittelwert +- 1 SE Längster Durchm /mm Implantatmaterial 45s5 52s 55s 0 d signifikant größer verglichen mit anderen Zeitpunkten für alle Materialien; weitere signifikante Verminderung für 45s5 und 55s nach 84 d 55s signifikant größer verglichen mit 45s5 und 52s nach 7 d und 28 d; 45s5 signifikant kleiner als 52s and 55s nach 84 d N = d 7d Liegezeit 20 Abb 329: Taschenformationen über Zeit Mittelwert +- 1 SE Pouchanteil /% Implantatmaterial 45s5 52s 55s 45s5 weist signifikant mehr Taschen nach 28 d auf als nach 7 d und 84 d; 52s und 55s weisen signifikant mehr Taschen nach 84 d auf als zu anderen Zeitpunkten 45s5 weist signifikant mehr Taschen nach 28 d und signifikant weniger nach 84 d auf als 52s und 55s N = 5 7d Liegezeit

10 -42- a b c d e f a b c d e f Abb 3210: MNGC Verteilung 45s5 Abb 3211: MNGC Verteilung 45s5 a b c d e f a b c d e f Abb 3212: MNGC Verteilung 52s Abb 3213: MNGC Verteilung 52s a b c d e f a b c d e f Abb 3214: MNGC Verteilung 55s Abb 3215: MNGC Verteilung 55s

11 MNGC Kerngebiet Abb 321: Aggregierte Mittelwerte Kernzone (a4, a5, b4, b5, c4, c5, d4, d5) nach Material und Liegezeit MNGC-Count /Areal; Mittel +- 1 SE Material 45s5 52s 55s signifikante Zunahme für alle Materialien nach 84 d weist 55s weniger MNGC auf als 45s5 (Trend: p<0,09) N = 5 5 Liegezeit 10 MATERIAL: 52s Abb 3217: Aggregierte Mittelwerte der Kern- und Randzone für 52s MNGC-Count /Areal; Mittel +- 1 SE KERN RAND nach 84 d signifikant mehr MNGC in der Kern- als in der Randzone N = 5 5 Liegezeit Abb 331: Bioglass 55s vor Implantation - SEM Partikel sind charakterisiert durch eine irreguläre Form aus winklig gegeneinander versetzten Flächen 1 mm

12 -44- Abb 332: Bioglass 55s vor Implantation - SEM Oberfläche mit Facetten, flachen Vertiefungen und ebenen Zonen 0,1 mm Abb 333: Bioglass 55s vor Implantation - SEM feine schuppenartige Rauhigkeiten 10 µm Abb 334: Bioglass 55s, 7d - SEM dichte Anordnung der Partikel im Implantatbett 1 mm

13 -45- Abb 335: Bioglass 52s, 7d - SEM intakt strukturierte Partikeloberfläche 10 µm Abb 33: Bioglass 52s, 7d - Pt Änderungen der Homogenität in der Randzone eines Partikels (Pt), vermutlich durch Auslaugung bzw Diffusion 10 µm Abb 337: Bioglass 52s, 7d - SEM-BSE Pt keinerlei Dichteunterschiede innerhalb der im Zentrum gelegenen Partikel (Pt) Pt Pt 0,1 mm

14 -4- Abb 338: Bioglass 45s5, 7d - SEM Partikeloberfläche mit anhaftender, faseriger organischer Matrix, punktförmigen Verdichtungen, möglicherweise Ablagerungen mineralisierten Materials 10 µm Abb 339: Bioglass 55s, 7d - SEM Partikeloberfläche mit Zellen (Pfeile) 0,1 mm Abb 3310: Bioglass 45s5, - SEM Spaltbildung in Partikeln, artifizielle Spaltbildung im Rahmen der Aufarbeitung (Trocknung) ist nicht auszuschließen 1 mm

15 -47- Abb 3311: Bioglass 52s, - SEM erosiv, leicht porös veränderte Oberfläche einzelne Schuppen (Pfeil) heben sich von der Oberfläche ab 10 µm Abb 3312: Bioglass 55s, - SEM größerer Defekt in Partikeloberfläche (Pfeil) 0,1 mm Abb 3313: Bioglass 55s, - SEM Vergrößerung des Defekts aus Abb 3312 organische Matrix innerhalb des Defekts 0,1 mm

16 -48- Abb 3314: Bioglass 52s, - SEM-BSE Dichteunterschiede im Partikel: 1: Calcium-Phosphat reiche Schicht (Spaltbildung durch Schrumpfungsartefakt) 2: Silizium reiche Schicht (Auslaugung der Natrium- und Calciumoxid Phasen) 3: unverändertes Material 0,1 mm In der Umgebung Knochen mit Osteozyten-Höhlen und Weichgewebe (dunkel) Abb 3315: Bioglass 52s, - im unteren Bildabschnitt Implantatmaterial oberflächlich ein Osteoblast im oberen Bildabschnitt kalzifizierte knöcherne Matrix 1 µm 1 Abb 331: Bioglass 52s, - Interface zwischen Implantat (1) und Knochen (2) mittig ein eingemauerter Osteozyt Markierung des Interface durch eine säulenartige Linie (Pfeil) als Grenzschicht 2 1 µm

17 Abb 3317: Bioglass 45s5, - verbleibender Partikelrest schwarz homogen Grenzschicht (1) unterwandert von Zellausläufern (Einschub) siehe auch Abbildung µm Abb 3318: Bioglass 45s5, - SEM starke Zeichen der Oberflächenveränderung * erosive (Pfeile) und / oder appositionelle Veränderungen (Stern) 0,1 mm Abb 3319: Bioglass 45s5, - SEM stark veränderte Oberfläche durch erosive und / oder appositionelle Veränderungen (die hellen Zonen um Spalten sind Aufladungsphänomene und somit Artefakte) 10 µm

18 -50- Abb 3320: Bioglass 45s5, - SEM Partikelreste mit relativ glatter Oberfläche 0,1 mm Abb 3321: Bioglass 52s, - SEM Präzipitate auf Partikeloberfläche (Pfeile) in der Vergrößerung (Einschub) ist die Kristallinität zu erkennen 0,1 mm Abb 3322: Bioglass 55s, - SEM-BSE übriggebliebene Calciumphosphat reiche Schicht der Partikel zentrale Taschenbildung aufgefüllt mit Knochen kontinuierlicher Übergang zwischen Partikel und Knochen 0,1 mm

19 -51- Abb 3323: Bioglass 52s, µm Partikelrest mit oberflächlicher MNGC typische Morphologie einer Fremdkörperriesenzelle (FC) Einschub: teilweise Unterwanderung der Partikeloberfläche (1) durch FC (2); Markierung eines Zellfortsatzes (Pfeil) Abb 3324: Bioglass 52s, - typische Morphologie eines Osteoklasten typische resorbtion pits (Pfeile) 10 µm Abb 3325: Bioglass 52s, - Partikelrest umfaßt von zwei Makrophagen 5 µm

20 -52- Abb 332: Bioglass 52s, - Ausschnittsvergrößerung von Abb 3325 intrazellulär stäbchenförmige Residuen (Pfeile) partikulären Ursprungs (Vergleiche Abb 3329) 2,5 µm Abb 3327: Bioglass 52s, - Ausschnittsvergrößerung von Abb 3325 intrazellulär feine Körnchen (schwarze Pfeile) partikulären Ursprungs (weisse Pfeile) 2,5 µm Abb 3328: Bioglass 52s, - 1 Partikelrest (1) umgeben von Zellfortsätzen (2) Auflösung des Implantats, Phagozytose stäbchenförmiger Reste (Pfeil) - siehe auch Abb µm

21 -53- und 4 Abb 3329: Bioglass 52s, - Übersicht von Abb 3328 Kern eines Makrophagen / MNGC intrazellulärer, stächenförmiger Rest (linker Pfeil) identisch mit Partikelanteilen (rechter Pfeil) 5 µm Abb 41: Soll-Verteilung der Schichten 1 bis 5 auf die jeweiligen Schnittebenen Ebene 1 Ebene 2 Ebene 3 Ebene 4 Abstand zweier Ebenen 350 µm blau: Schicht 1 grün: Schicht 2 gelb: Schicht 3 orange:schicht 4 rot: Schicht 5 Ebene 5 Abb 42: Ist-Verteilung der Schichten 1 bis 5 auf die jeweiligen Schnittebenen Ebene 1 Ebene 2 Ebene 3 Ebene 4 Abstand zweier Ebenen 350 µm blau: Schicht 1 grün: Schicht 2 gelb: Schicht 3 orange:schicht 4 rot: Schicht 5 Ebene 5

22 -54-1 Abbildungen Kapitel 4 50 Abb 43: relativer Fehler abhängig von der Entfernung des Schnittes zum Zentrum des Bohrloches in µm 40 Relativer Fehler in % blau: Schicht 1 grün: Schicht 2 gelb: Schicht 3 orange:schicht 4 rot: Schicht