Magnesium as basic implant material has long been the center of orthopedic research. Latest progress is achieved with a European certification and clinical use of a magnesium based compression screw. However, long term studies with implantation duration that exceed one year considerably do not exist. The present examinations analyzed the degradation progress from nine months to 3.5 year after implantation of cylindrical pins into the medullary cavity of New Zealand White rabbits. Evaluation included clinical assessment, in vivo mu-computed tomography, analysis of the implants by three-point-bending and examination of the adjacent tissue by means of histology and of inner organs by mass- and optical emission spectrometry using inductively coupled plasma. Clinical acceptance was without objections in all animals. Immoderate reaction of the surrounding bone could be found in neither of the applied techniques. While in vivo is-computed tomography showed a very slow degradation rate up to 72 weeks, three-point-bending revealed a percentage loss of F(max) of 41.1% for implants after 9 months implantation and 88.47% for the implant after 3.5 years implantation. Although the total amounts of RE detected in the inner organs were very low, the organs of rabbits with LAE442 cylinders showed 10-20-fold increased concentrations of the alloying elements lanthanum, cerium, neodymium and praseodymium compared to animals without any implanted material.Statement of SignificanceThis is the first animal study investigating the degradation process of a magnesium alloy in vivo for up to 3.5 years. Currently available data from different other in vivo studies cover only implantation durations up to one year. Therefore, the analysis of these long-time effects in the present study is highly significant and of great interest. Comprehensive outcome achieved by different techniques was assessed. The degradation process was slow and homogenous. Maximum applied force (F(max)) reduced by 41.1% for implants after 9 months and by 88.47% for the implant after 3.5 years implantation. Total amounts of RE detected in the inner organs were very low; the organs of rabbits with LAE442 cylinders showed 10-20-fold increased concentrations. (C) 2016 Acta Materialia Inc. Published by Elsevier Ltd. All rights reserved.

Ziele: Ziel ist die Evaluierung der Bildgebungs- und Geräteeigenschaften eines µCT (XtremeCT, Scanco Medical AG) bei Dichtemessungen von degradablen Implantaten und Knochengewebe im Kaninchenmodell. Ex vivo wurde untersucht, ob sich die für die Implantate verwendeten Magnesiumlegierungen im µCT ohne Bildartefakte darstellen und zuverlässig vom umgebenden Knochenmaterial unterscheiden lassen. Methode: Jeweils ein Implantat (Länge 25mm, Ø 2,5mm) folgender Magnesiumlegierungen wurde verwendet: AX30, AL33, MgCa0,8%, ZEK 100, LAE442 und Magnesium.

Ziele: Im SFB 599 „Biomedizintechnik“ wird die Degradation von Mg-Implantaten in Kaninchen-Tibiae untersucht. Die Implantate lösen sich von außen nach innen auf, wobei eine dünne Knochenschicht auf der Implantatoberfläche entsteht, die von dem Implantatmaterial unterschieden werden soll. Deshalb war zu untersuchen, ob sich die ausgewählten Implantatlegierungen im µCT zuverlässig vom Knochengewebe unterscheiden lassen und inwieweit Implantate höherer Dichte Artefakte verursachen können. Methode: Die Untersuchungen erfolgten an zylindrischen Implantaten (Höhe 25mm, Durchmesser 2,5mm), die mittig in das Knochenmark der Diaphyse eingebracht wurden und aus zwei Legierungen bestanden: 90 mas% Mg, 4 mas% Li, 4 mas% Al und 2 mas% Seltene Erden (LAE442) und Mg-Legierung mit 0,8 mas% Ca (MgCa0,8%). Die Messungen an einem µCT (XtremeCT, Fa. Scanco Medical AG) erfolgten bei 60kV Röhrenspannung, 41µm Schichtdicke, 41µm Ortsauflösung und 300ms Integrationszeit. Zur Bildanalye diente die Software µCT Evaluation Program V6.0 (Scanco). Bei einer Tibia ohne Implantat wurde in 10 ausgewählten Schichten die mittlere CT-Zahl der Knochensubstanz bestimmt. Dazu wurde pro Schicht in 4, jeweils um 90 Grad versetzten ROIs, die mittlere CT-Zahl gemessen. Bei den Implantaten wurde in 10 ausgewählten Schichten die mittlere CT-Zahl pro Schicht innerhalb eines ROIs bestimmt. Das Vorhandensein von Artefakten wurde visuell beurteilt. Ergebnis: Die mittlere CT-Zahl der gemessenen Schichten beim LAE442-Implantat liegt zwischen 3297 und 3424 HU. Die mittlere CT-Zahl pro Schicht des MgCa0,8%-Implantates liegt zwischen 1690 und 1830 HU. Die kortikale Knochensubstanz der Diaphyse der Tibia ohne Implantat zeigt eine mittlere CT-Zahl zwischen 3526 und 3971 HU. Die kortikale Knochensubstanz der Tibia mit MgCa0,8%-Implantat weist mittlere CT-Zahlen im gleichen Bereich auf. Bei allen µCT-Messungen wurden keine sichtbaren Artefakte festgestellt. Schlussfolgerung: Das MgCa0,8%-Implantat lässt sich visuell gut von der kortikalen Knochensubstanz unterscheiden. Die Differenz zwischen den gemessenen CT-Zahlen beträgt mindestens 1696 HU, so dass eine softwaregestützte Unterscheidung möglich ist. Im Gegensatz dazu ist der Unterschied zwischen den CT-Zahlen von LAE442-Implantat und Knochengewebe deutlich geringer, so dass eine softwaregestützte Unterscheidung schwieriger wird. Um künftig reproduzierbare µCT-Messungen zu gewährleisten, wird ein Phantom zur Dichte-Kalibrierung der Mg-Implantate sowie der angelagerten Knochensubstanz entwickelt.